source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 4150

Last change on this file since 4150 was 4150, checked in by suehring, 2 years ago

Framework to input single surface variables independent on land/urban-surface model via static input file provided. This way, input and initialization of heterogeneous roughness was already added.

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 308.9 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 4150 2019-08-08 20:00:47Z suehring $
27! Some variables are given the public attribute, in order to call netcdf input
28! from single routines
29!
30! 4125 2019-07-29 13:31:44Z suehring
31! To enable netcdf-parallel access for lateral boundary data (dynamic input),
32! zero number of elements are passed to the respective get_variable routine
33! for non-boundary cores.
34!
35! 4100 2019-07-17 08:11:29Z forkel
36! Made check for input_pids_dynamic and 'inifor' more general
37!
38! 4012 2019-05-31 15:19:05Z monakurppa
39!
40! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
41! Remove single location message
42!
43! 3976 2019-05-15 11:02:34Z hellstea
44! Remove unused variables from last commit
45!
46! 3969 2019-05-13 12:14:33Z suehring
47! - clean-up index notations for emission_values to eliminate magic numbers
48! - introduce temporary variable dum_var_5d as well as subroutines
49!   get_var_5d_real and get_var_5d_real_dynamic
50! - remove emission-specific code in generic get_variable routines
51! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data change netCDF LOD 1
52!   (default) emission_values to the following index order:
53!   z, y, x, species, category
54! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data
55!   changed netCDF LOD 2 pre-processed emission_values to the following index
56!   order: time, z, y, x, species
57! - in type chem_emis_att_type replace nspec with n_emiss_species
58!   but retained nspec for backward compatibility with salsa_mod. (E.C. Chan)
59!
60! 3961 2019-05-08 16:12:31Z suehring
61! Revise checks for building IDs and types
62!
63! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
64! Temporarily disabled some (faulty) checks for static driver.
65!
66! 3942 2019-04-30 13:08:30Z kanani
67! Fix: increase LEN of all NetCDF attribute values (caused crash in
68! netcdf_create_global_atts due to insufficient length)
69!
70! 3941 2019-04-30 09:48:33Z suehring
71! Move check for grid dimension to an earlier point in time when first array
72! is read.
73! Improve checks for building types / IDs with respect to 2D/3D buildings.
74!
75! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
76! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
77! of additional debug messages
78!
79! 3864 2019-04-05 09:01:56Z monakurppa
80! get_variable_4d_to_3d_real modified to enable read in data of type
81! data(t,y,x,n) one timestep at a time + some routines made public
82!
83! 3855 2019-04-03 10:00:59Z suehring
84! Typo removed
85!
86! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
87! Bugfix in one of the checks. Typo removed.
88!
89! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
90! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
91! initialization of chemistry via dynamic input file.
92!
93! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
94! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
95!
96! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
97! unused variables removed
98!
99! 3560 2018-11-23 09:20:21Z raasch
100! Some formatting adjustment
101!
102! 3556 2018-11-22 14:11:57Z suehring
103! variables documented and unused variables removed
104!
105! 3552 2018-11-22 10:28:35Z suehring
106! Revise ghost point exchange and resizing of input variables
107!
108! 3542 2018-11-20 17:04:13Z suehring
109! - read optional attributes from file
110! - set default origin_time
111!
112! 3518 2018-11-12 18:10:23Z suehring
113! Additional checks
114!
115! 3516 2018-11-12 15:49:39Z gronemeier
116! bugfix: - difference in z coordinate between file and PALM must be <1e-6
117!         - output of error 553 for all PEs
118!
119! 3498 2018-11-07 10:53:03Z gronemeier
120! Bugfix: print error message by processor which encounters the error
121!
122! 3485 2018-11-03 17:09:40Z gronemeier
123! - get central meridian from origin_lon if crs does not exist
124! - set default origin_lon to 0
125!
126! 3483 2018-11-02 14:19:26Z raasch
127! bugfix: misplaced directives for netCDF fixed
128!
129! 3474 2018-10-30 21:07:39Z kanani
130! Add UV exposure model input (Schrempf)
131!
132! 3472 2018-10-30 20:43:50Z suehring
133! Salsa implemented
134!
135! 3464 2018-10-30 18:08:55Z kanani
136! Define coordinate reference system (crs) and read from input dataset
137! Revise default values for reference coordinates
138!
139! 3459 2018-10-30 15:04:11Z gronemeier
140! from chemistry branch r3443, banzhafs, Russo:
141! Uncommented lines on dimension of surface_fractions
142! Removed par_emis_time_factor variable, moved to chem_emissions_mod
143! Initialized nspec and other emission variables at time of declaration
144! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode
145! Introduced Chemistry static netcdf file
146! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry
147! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files
148!
149! 3429 2018-10-25 13:04:23Z knoop
150! add default values of origin_x/y/z
151!
152! 3404 2018-10-23 13:29:11Z suehring
153! Consider time-dependent geostrophic wind components in offline nesting
154!
155! 3376 2018-10-19 10:15:32Z suehring
156! Additional check for consistent building initialization implemented
157!
158! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
159! Subroutine renamed
160!
161! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
162! (from branch resler)
163! Formatting
164!
165! 3298 2018-10-02 12:21:11Z kanani
166! Modified EXPERT mode to PRE-PROCESSED mode (Russo)
167! Introduced Chemistry static netcdf file (Russo)
168! Added the routine for reading-in netcdf data for chemistry (Russo)
169! Added routines to get_variable interface specific for chemistry files (Russo)
170!
171! 3257 2018-09-17 17:11:46Z suehring
172! Adjust checks for building_type and building_id, which is necessary after
173! topography filtering (building_type and id can be modified by the filtering).
174!
175! 3254 2018-09-17 10:53:57Z suehring
176! Additional check for surface_fractions and and checks for building_id and
177! building_type extended.
178!
179! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
180! unused variables removed
181!
182! 3215 2018-08-29 09:58:59Z suehring
183! - Separate input of soil properties from input of atmospheric data. This
184!   enables input of soil properties also in child domains without any
185!   dependence on atmospheric input
186! - Check for missing initial 1D/3D data in dynamic input file
187! - Revise checks for matching grid spacing in model and input file
188! - Bugfix, add netcdf4_parallel directive for collective read operation
189! - Revise error message numbers
190!
191! 3209 2018-08-27 16:58:37Z suehring
192! Read zsoil dimension length only if soil variables are provided
193!
194! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
195! Adjust input of dynamic driver according to revised Inifor version.
196! Replace simulated_time by time_since_reference_point.
197! Rename variables in mesoscale-offline nesting mode.
198!
199! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
200! Slightly revise check for surface_fraction in order to check only the relevant
201! fractions
202!
203! 3103 2018-07-04 17:30:52Z suehring
204! New check for negative terrain heights
205!
206! 3089 2018-06-27 13:20:38Z suehring
207! Revise call for message routine in case of local data inconsistencies.
208!
209! 3054 2018-06-01 16:08:59Z gronemeier
210! Bugfix: force an MPI abort if errors occur while reading building heights
211! from ASCII file
212!
213! 3053 2018-06-01 12:59:07Z suehring
214! Revise checks for variable surface_fraction
215!
216! 3051 2018-05-30 17:43:55Z suehring
217! - Speed-up NetCDF input
218! - Revise input routines and remove NetCDF input via IO-blocks since this is
219!   not working in parallel mode in case blocking collective read operations
220!   are done
221! - Temporarily revoke renaming of input variables in dynamic driver (tend_ug,
222!   tend_vg, zsoil) in order to keep dynamic input file working with current
223!   model version
224! - More detailed error messages created
225!
226! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
227! Error messages revised
228!
229! 3041 2018-05-25 10:39:54Z gronemeier
230! Add data type for global file attributes
231! Add read of global attributes of static driver
232!
233! 3037 2018-05-24 10:39:29Z gronemeier
234! renamed 'depth' to 'zsoil'
235!
236! 3036 2018-05-24 10:18:26Z gronemeier
237! Revision of input vars according to UC2 data standard
238!  - renamed 'orography_2D' to 'zt'
239!  - renamed 'buildings_2D' to 'buildings_2d'
240!  - renamed 'buildings_3D' to 'buildings_3d'
241!  - renamed 'leaf_are_density' to 'lad'
242!  - renamed 'basal_are_density' to 'bad'
243!  - renamed 'root_are_density_lad' to 'root_area_dens_r'
244!  - renamed 'root_are_density_lsm' to 'root_area_dens_s'
245!  - renamed 'ls_forcing_ug' to 'tend_ug'
246!  - renamed 'ls_forcing_vg' to 'tend_vg'
247!
248! 3019 2018-05-13 07:05:43Z maronga
249! Improved reading speed of large NetCDF files
250!
251! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
252! - Revise checks for static input variables.
253! - Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
254!   surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
255!
256! 2958 2018-04-11 15:38:13Z suehring
257! Synchronize longitude and latitude between nested model domains, values are
258! taken from the root model.
259!
260! 2955 2018-04-09 15:14:01Z suehring
261! Extend checks for consistent setting of buildings, its ID and type.
262! Add log-points to measure CPU time of NetCDF data input.
263!
264! 2953 2018-04-09 11:26:02Z suehring
265! Bugfix in checks for initialization data
266!
267! 2947 2018-04-04 18:01:41Z suehring
268! Checks for dynamic input revised
269!
270! 2946 2018-04-04 17:01:23Z suehring
271! Bugfix for revision 2945, perform checks only if dynamic input file is
272! available.
273!
274! 2945 2018-04-04 16:27:14Z suehring
275! - Mimic for topography input slightly revised, in order to enable consistency
276!   checks
277! - Add checks for dimensions in dynamic input file and move already existing
278!   checks
279!
280! 2938 2018-03-27 15:52:42Z suehring
281! Initial read of geostrophic wind components from dynamic driver.
282!
283! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
284! Revise checks for surface_fraction.
285!
286! 2925 2018-03-23 14:54:11Z suehring
287! Check for further inconsistent settings of surface_fractions.
288! Some messages slightly rephrased and error numbers renamed.
289!
290! 2898 2018-03-15 13:03:01Z suehring
291! Check if each building has a type. Further, check if dimensions in static
292! input file match the model dimensions.
293!
294! 2897 2018-03-15 11:47:16Z suehring
295! Relax restrictions for topography input, terrain and building heights can be
296! input separately and are not mandatory any more.
297!
298! 2874 2018-03-13 10:55:42Z knoop
299! Bugfix: wrong placement of netcdf cpp-macros fixed
300!
301! 2794 2018-02-07 14:09:43Z knoop
302! Check if 3D building input is consistent to numeric grid.
303!
304! 2773 2018-01-30 14:12:54Z suehring
305! - Enable initialization with 3D topography.
306! - Move check for correct initialization in nesting mode to check_parameters.
307!
308! 2772 2018-01-29 13:10:35Z suehring
309! Initialization of simulation independent on land-surface model.
310!
311! 2746 2018-01-15 12:06:04Z suehring
312! Read plant-canopy variables independently on land-surface model usage
313!
314! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
315! Corrected "Former revisions" section
316!
317! 2711 2017-12-20 17:04:49Z suehring
318! Rename subroutine close_file to avoid double-naming.
319!
320! 2700 2017-12-15 14:12:35Z suehring
321!
322! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
323! Initial revision (suehring)
324!
325! Authors:
326! --------
327! @author Matthias Suehring
328! @author Edward C. Chan
329! @author Emanuele Russo
330!
331! Description:
332! ------------
333!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
334!> standart using dynamic and static input files.
335!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting
336!>         according to standard!!! (ecc/done)
337!> @todo - Order input alphabetically
338!> @todo - Revise error messages and error numbers
339!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
340!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
341!>         (ecc/what are they?)
342!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
343!> @todo - remove z dimension from default_emission_data nad preproc_emission_data
344!          and correpsonding subroutines get_var_5d_real and get_var_5d_dynamic (ecc)
345!> @todo - decpreciate chem_emis_att_type@nspec (ecc)
346!> @todo - depreciate subroutines get_variable_4d_to_3d_real and
347!>         get_variable_5d_to_4d_real (ecc)
348!> @todo - introduce useful debug_message(s)
349!------------------------------------------------------------------------------!
350 MODULE netcdf_data_input_mod
351
352    USE control_parameters,                                                    &
353        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
354
355    USE cpulog,                                                                &
356        ONLY:  cpu_log, log_point_s
357
358    USE indices,                                                               &
359        ONLY:  nbgp
360
361    USE kinds
362
363#if defined ( __netcdf )
364    USE NETCDF
365#endif
366
367    USE pegrid
368
369    USE surface_mod,                                                           &
370        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
371!
372!-- Define type for dimensions.
373    TYPE dims_xy
374       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
375       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
376       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
377       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
378       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
379       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
380    END TYPE dims_xy
381!
382!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
383!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
384    TYPE nest_offl_type
385
386       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring for variables at left boundary
387       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring for variables at north boundary 
388       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring for variables at right boundary 
389       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring for variables at south boundary
390       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring for variables at top boundary
391
392       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names         !< list of variable in dynamic input file
393       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_l  !< names of mesoscale nested chemistry variables at left boundary
394       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_n  !< names of mesoscale nested chemistry variables at north boundary
395       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_r  !< names of mesoscale nested chemistry variables at right boundary
396       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_s  !< names of mesoscale nested chemistry variables at south boundary
397       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_t  !< names of mesoscale nested chemistry variables at top boundary
398
399       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
400       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
401       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
402       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
403       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
404
405       LOGICAL      ::  init         = .FALSE. !< flag indicating that offline nesting is already initialized
406
407       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_l !< flags inidicating whether left boundary data for chemistry is in dynamic input file 
408       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_n !< flags inidicating whether north boundary data for chemistry is in dynamic input file
409       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_r !< flags inidicating whether right boundary data for chemistry is in dynamic input file
410       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_s !< flags inidicating whether south boundary data for chemistry is in dynamic input file
411       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_t !< flags inidicating whether top boundary data for chemistry is in dynamic input file
412
413       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
414       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
415       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
416       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
417
418       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
419       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
420
421       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
422       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
423       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
424       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
425       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
426
427       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
428       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
429       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
430       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
431       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
432
433       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
434       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
435       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
436       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
437       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
438
439       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
440       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
441       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
442       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
443       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
444
445       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
446       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
447       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
448       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
449       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
450       
451       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_left   !< chemical species at left boundary
452       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_north  !< chemical species at left boundary
453       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_right  !< chemical species at left boundary
454       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_south  !< chemical species at left boundary
455       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_top    !< chemical species at left boundary
456
457    END TYPE nest_offl_type
458
459    TYPE init_type
460
461       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
462       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
463       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
464
465       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
466       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
467       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
468       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
469       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
470       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
471       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
472       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
473       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
474       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
475       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
476       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
477       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
478       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
479       
480       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
481
482       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
483       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
484       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
485       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
486       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
487       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
488       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
489       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
490       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
491       
492       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
493
494       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
495       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
496       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
497       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
498       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
499       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
500       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
501       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
502       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
503       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
504       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
505       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
506       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
507
508       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
509       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
510       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
511       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
512       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
513       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
514       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
515       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
516       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
517       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
518       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
519       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
520       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
521       
522       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
523
524
525       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
526       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
527
528    END TYPE init_type
529
530!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
531    TYPE chem_emis_att_type
532
533       !-DIMENSIONS
534       
535       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0            !< no of chem species provided in emission_values
536       INTEGER(iwp)                                 :: n_emiss_species=0  !< no of chem species provided in emission_values
537                                                                          !< same function as nspec, which will be depreciated (ecc)
538                                                                                 
539       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0             !< number of emission categories
540       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0             !< number of VOC components
541       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0              !< number of PM components
542       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2             !< number of NOx components: NO and NO2
543       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2             !< number of SOX components: SO and SO4
544       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear         !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
545                                                                          !< of the default mode
546       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour      !< number of month days and hours in the MDH mode
547                                                                          !< of the default mode
548       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission        !< Number of emissions timesteps for one year
549                                                                          !< in the pre-processed emissions case
550       !-- 1d emission input variables
551       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name       !< Names of PM components
552       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name      !< Emission category names
553       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name  !< Names of emission chemical species
554       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name      !< Names of VOCs components
555       CHARACTER (LEN=25)                           :: units         !< Units
556
557       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour         !< indices for assigning emission values at different timesteps
558       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index      !< Indices for emission categories
559       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index  !< Indices for emission chem species
560
561       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm             !< Molecular masses of emission chem species
562
563       !-- 2d emission input variables
564       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor  !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
565       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor     !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
566       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                 !< Composition of NO and NO2
567       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                 !< Composition of SO2 and SO4
568       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                 !< Composition of VOC components (not fixed)
569
570       !-- 3d emission input variables
571       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                  !< Composition of PM components (not fixed)
572 
573    END TYPE chem_emis_att_type
574
575
576!-- Data type for the values of chemistry emissions
577    TYPE chem_emis_val_type
578
579       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)     :: stack_height           !< stack height (ecc / to be implemented)
580       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)    :: default_emission_data  !< Emission input values for LOD1 (DEFAULT mode)
581       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)  :: preproc_emission_data  !< Emission input values for LOD2 (PRE-PROCESSED mode)
582
583    END TYPE chem_emis_val_type
584
585!
586!-- Define data structures for different input data types.
587!-- 8-bit Integer 2D
588    TYPE int_2d_8bit
589       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
590       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
591
592       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
593    END TYPE int_2d_8bit
594!
595!-- 8-bit Integer 3D
596    TYPE int_3d_8bit
597       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
598       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
599
600       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
601    END TYPE int_3d_8bit
602!
603!-- 32-bit Integer 2D
604    TYPE int_2d_32bit
605       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
606       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
607
608       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
609    END TYPE int_2d_32bit
610
611!
612!-- Define data type to read 2D real variables
613    TYPE real_2d
614       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
615
616       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
617       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
618    END TYPE real_2d
619
620!
621!-- Define data type to read 3D real variables
622    TYPE real_3d
623       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
624
625       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
626
627       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
628       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
629    END TYPE real_3d
630!
631!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
632!-- on the given level of detail.
633!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
634    TYPE build_in
635       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
636       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
637       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
638       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
639
640       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
641
642       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
643
644       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
645       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
646    END TYPE build_in
647
648!
649!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
650    TYPE soil_in
651       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
652       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
653       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
654       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
655
656       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
657    END TYPE soil_in
658
659!
660!-- Define data type for fractions between surface types
661    TYPE fracs
662       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
663       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
664
665       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
666
667       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
668       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
669    END TYPE fracs
670!
671!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
672!-- the input is 3D or 4D
673    TYPE pars
674       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
675       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
676       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
677       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
678       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
679
680       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
681
682       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
683       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
684       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
685    END TYPE pars
686!
687!-- Define type for global file attributes
688!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
689!-- attribute.
690    TYPE global_atts_type
691       CHARACTER(LEN=200) ::  acronym = ' '                      !< acronym of institution
692       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
693       CHARACTER(LEN=200) ::  author  = ' '                      !< first name, last name, email adress
694       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
695       CHARACTER(LEN=200) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
696       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
697       CHARACTER(LEN=200) ::  comment = ' '                      !< comment to data
698       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
699       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person = ' '               !< first name, last name, email adress
700       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
701       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
702       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
703       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time = ' '                !< creation time of data set
704       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
705       CHARACTER(LEN=200) ::  data_content = ' '                 !< content of data set
706       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
707       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies = ' '                 !< dependencies of data set
708       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
709       CHARACTER(LEN=200) ::  history = ' '                      !< information about data processing
710       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
711       CHARACTER(LEN=200) ::  institution = ' '                  !< name of responsible institution
712       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
713       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords = ' '                     !< keywords of data set
714       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
715       CHARACTER(LEN=200) ::  licence = ' '                      !< licence of data set
716       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
717       CHARACTER(LEN=200) ::  location = ' '                     !< place which refers to data set
718       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
719       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
720       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
721       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
722       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
723       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
724       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
725       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
726       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
727       CHARACTER(LEN=200) ::  references = ' '                   !< literature referring to data set
728       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
729       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
730       CHARACTER(LEN=200) ::  site = ' '                         !< name of model domain
731       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
732       CHARACTER(LEN=200) ::  source = ' '                       !< source of data set
733       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
734       CHARACTER(LEN=200) ::  title = ' '                        !< title of data set
735       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
736       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
737
738       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
739
740       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
741       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
742       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
743       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
744       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
745       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
746       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
747    END TYPE global_atts_type
748!
749!-- Define type for coordinate reference system (crs)
750    TYPE crs_type
751       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
752       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
753       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
754       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
755
756       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
757       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
758       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
759       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
760       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
761       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
762       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
763       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
764    END TYPE crs_type
765
766!
767!-- Define variables
768    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
769
770    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
771
772    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
773
774    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
775    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
776
777!
778!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
779    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
780    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
781    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
782    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
783    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
784    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
785    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
786!
787!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
788    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
789    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
790!
791!-- Define 2D variables of type NC_INT
792    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
793!
794!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
795    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
796    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
797    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
798!
799!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
800    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
801    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
802    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
803    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
804    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
805    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
806!
807!-- Define input variable for buildings
808    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
809!
810!-- Define input variables for soil_type
811    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
812
813    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
814
815    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
816    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
817    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
818    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
819    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
820    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
821    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
822
823    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
824    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
825
826    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
827
828    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
829
830    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
831    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
832    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
833    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
834    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
835   
836    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)    ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
837
838    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
839
840    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
841
842    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
843    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
844    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
845    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
846    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
847
848    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
849
850    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
851
852    SAVE
853
854    PRIVATE
855
856    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
857       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
858       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
859       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
860       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
861    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
862
863    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
864       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
865    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
866
867    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
868       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
869    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
870
871    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
872       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
873    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
874   
875    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
876       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
877    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
878
879    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
880       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
881    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
882
883    INTERFACE netcdf_data_input_init
884       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
885    END INTERFACE netcdf_data_input_init
886   
887    INTERFACE netcdf_data_input_att
888       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
889       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
890       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
891       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
892    END INTERFACE netcdf_data_input_att
893
894    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
895       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
896    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
897   
898    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
899       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
900    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
901
902    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
903       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
904    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
905
906    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
907       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
908    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
909
910    INTERFACE netcdf_data_input_var
911       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
912       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
913       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
914    END INTERFACE netcdf_data_input_var
915
916    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
917       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
918    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
919
920    INTERFACE get_variable
921       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
922       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
923       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
924       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
925       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
926       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
927       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
928       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
929       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
930       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
931       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
932       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
933       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real           ! (ecc) temp subroutine 4 reading 5D NC arrays
934       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real_dynamic   ! 2B removed as z is out of emission_values
935       MODULE PROCEDURE get_variable_string
936    END INTERFACE get_variable
937
938    INTERFACE get_variable_pr
939       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
940    END INTERFACE get_variable_pr
941
942    INTERFACE get_attribute
943       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
944       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
945       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
946       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
947    END INTERFACE get_attribute
948
949!
950!-- Public data structures
951    PUBLIC real_2d
952!
953!-- Public variables
954    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
955           building_id_f, building_pars_f, building_type_f, char_fill,         &
956           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
957           coord_ref_sys,                                                      &
958           init_3d, init_model, input_file_atts, input_file_static,            &
959           input_pids_static,                                                  &
960           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
961           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
962           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
963           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
964           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
965           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
966           water_pars_f, water_type_f
967!
968!-- Public uv exposure variables
969    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
970           netcdf_data_input_uvem,                                             &
971           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
972           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
973
974!
975!-- Public subroutines
976    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
977           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
978           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
979           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
980           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
981           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
982           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
983           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
984           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file, &
985           check_existence, inquire_num_variables, inquire_variable_names,     &
986           close_input_file
987
988
989 CONTAINS
990
991!------------------------------------------------------------------------------!
992! Description:
993! ------------
994!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
995!> exist. Moreover, basic checks are performed.
996!------------------------------------------------------------------------------!
997    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
998
999       USE control_parameters,                                                 &
1000           ONLY:  topo_no_distinct
1001
1002       IMPLICIT NONE
1003
1004#if defined ( __netcdf )
1005       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
1006                EXIST = input_pids_static  )
1007       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
1008                EXIST = input_pids_dynamic )
1009       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
1010                EXIST = input_pids_chem )
1011       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
1012                EXIST = input_pids_uvem  )
1013       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
1014                EXIST = input_pids_vm )
1015#endif
1016
1017!
1018!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
1019!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
1020!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
1021!--    model are not applied.
1022       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
1023          topo_no_distinct = .TRUE.
1024       ENDIF
1025
1026    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
1027
1028!------------------------------------------------------------------------------!
1029! Description:
1030! ------------
1031!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
1032!> initialization of the model.
1033!------------------------------------------------------------------------------!
1034    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
1035
1036       IMPLICIT NONE
1037
1038       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
1039       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
1040
1041       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1042
1043#if defined ( __netcdf )
1044!
1045!--    Open file in read-only mode
1046       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1047                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
1048!
1049!--    Read global attributes
1050       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
1051                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
1052
1053       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
1054                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
1055
1056       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
1057                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
1058
1059       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
1060                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
1061
1062       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
1063                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
1064
1065       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
1066                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
1067
1068       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
1069                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
1070
1071       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
1072                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1073       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
1074                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1075       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
1076                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1077       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
1078                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1079
1080       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
1081                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1082       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
1083                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1084       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
1085                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1086
1087       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
1088                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1089       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
1090                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1091       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
1092                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1093       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
1094                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1095       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
1096                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
1097!
1098!--    Read coordinate reference system if available
1099       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
1100       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
1101          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
1102                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
1103                              .FALSE., 'crs' )
1104          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
1105                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
1106                              .FALSE., 'crs' )
1107          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
1108                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
1109                              .FALSE., 'crs' )
1110          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
1111                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
1112                              .FALSE., 'crs' )
1113          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
1114                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
1115                              .FALSE., 'crs' )
1116          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
1117                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
1118                              .FALSE., 'crs' )
1119          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
1120                              coord_ref_sys%long_name,                         &
1121                              .FALSE., 'crs' )
1122          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
1123                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
1124                              .FALSE., 'crs' )
1125          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
1126                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
1127                              .FALSE., 'crs' )
1128          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
1129                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
1130                              .FALSE., 'crs' )
1131          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
1132                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
1133                              .FALSE., 'crs' )
1134          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
1135                              coord_ref_sys%units,                             &
1136                              .FALSE., 'crs' )
1137       ELSE
1138!
1139!--       Calculate central meridian from origin_lon
1140          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
1141             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
1142       ENDIF
1143!
1144!--    Finally, close input file
1145       CALL close_input_file( id_mod )
1146#endif
1147!
1148!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
1149       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
1150       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
1151       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
1152       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
1153       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
1154       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
1155       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
1156           
1157!
1158!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
1159!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
1160!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
1161!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
1162!--    synchronization is required already here.
1163#if defined( __parallel )
1164       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
1165                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1166       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
1167                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
1168#endif
1169
1170    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
1171   
1172!------------------------------------------------------------------------------!
1173! Description:
1174! ------------
1175!> Read an array of characters.
1176!------------------------------------------------------------------------------!
1177    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
1178
1179       IMPLICIT NONE
1180
1181       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
1182       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1183       
1184       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1185
1186#if defined ( __netcdf )
1187!
1188!--    Read variable
1189       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1190#endif           
1191
1192    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
1193   
1194!------------------------------------------------------------------------------!
1195! Description:
1196! ------------
1197!> Read an 1D array of REAL values.
1198!------------------------------------------------------------------------------!
1199    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1200
1201       IMPLICIT NONE
1202
1203       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1204       
1205       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1206       
1207       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1208
1209#if defined ( __netcdf )
1210!
1211!--    Read variable
1212       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1213#endif           
1214
1215    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1216   
1217!------------------------------------------------------------------------------!
1218! Description:
1219! ------------
1220!> Read an 1D array of REAL values.
1221!------------------------------------------------------------------------------!
1222    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1223                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1224
1225       IMPLICIT NONE
1226
1227       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1228       
1229       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1230       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1231       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1232       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1233       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1234       
1235       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1236
1237#if defined ( __netcdf )
1238!
1239!--    Read character variable
1240       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1241#endif           
1242
1243    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1244   
1245!------------------------------------------------------------------------------!
1246! Description:
1247! ------------
1248!> Read a global string attribute
1249!------------------------------------------------------------------------------!
1250    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1251                                             input_file, global, openclose,    &
1252                                             variable_name )
1253
1254       IMPLICIT NONE
1255
1256       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1257       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1258       
1259       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1260       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1261       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1262       
1263       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1264       
1265       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1266
1267#if defined ( __netcdf )
1268!
1269!--    Open file in read-only mode if necessary
1270       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1271          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1272                                  id_mod )
1273       ENDIF
1274!
1275!--    Read global attribute
1276       IF ( global )  THEN
1277          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1278!
1279!--    Read variable attribute
1280       ELSE
1281          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1282       ENDIF
1283!
1284!--    Close input file
1285       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1286#endif           
1287
1288    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1289   
1290!------------------------------------------------------------------------------!
1291! Description:
1292! ------------
1293!> Read a global 8-bit integer attribute
1294!------------------------------------------------------------------------------!
1295    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1296                                           input_file, global, openclose,      &
1297                                           variable_name )
1298
1299       IMPLICIT NONE
1300
1301       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1302       
1303       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1304       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1305       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1306       
1307       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1308       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1309       
1310       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1311
1312#if defined ( __netcdf )
1313!
1314!--    Open file in read-only mode
1315       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1316          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1317                                  id_mod )
1318       ENDIF
1319!
1320!--    Read global attribute
1321       IF ( global )  THEN
1322          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1323!
1324!--    Read variable attribute
1325       ELSE
1326          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1327       ENDIF
1328!
1329!--    Finally, close input file
1330       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1331#endif           
1332
1333    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1334   
1335!------------------------------------------------------------------------------!
1336! Description:
1337! ------------
1338!> Read a global 32-bit integer attribute
1339!------------------------------------------------------------------------------!
1340    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1341                                            input_file, global, openclose,     &
1342                                            variable_name )
1343
1344       IMPLICIT NONE
1345
1346       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1347       
1348       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1349       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1350       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1351       
1352       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1353       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1354       
1355       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1356
1357#if defined ( __netcdf )
1358!
1359!--    Open file in read-only mode
1360       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1361          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1362                                  id_mod )
1363       ENDIF
1364!
1365!--    Read global attribute
1366       IF ( global )  THEN
1367          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1368!
1369!--    Read variable attribute
1370       ELSE
1371          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1372       ENDIF
1373!
1374!--    Finally, close input file
1375       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1376#endif           
1377
1378    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1379   
1380!------------------------------------------------------------------------------!
1381! Description:
1382! ------------
1383!> Read a global real attribute
1384!------------------------------------------------------------------------------!
1385    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1386                                           input_file, global, openclose,      &
1387                                           variable_name )
1388
1389       IMPLICIT NONE
1390
1391       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1392       
1393       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1394       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1395       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1396       
1397       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1398       
1399       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1400       
1401       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1402
1403#if defined ( __netcdf )
1404!
1405!--    Open file in read-only mode
1406       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1407          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1408                                  id_mod )
1409       ENDIF
1410!
1411!--    Read global attribute
1412       IF ( global )  THEN
1413          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1414!
1415!--    Read variable attribute
1416       ELSE
1417          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1418       ENDIF
1419!
1420!--    Finally, close input file
1421       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1422#endif           
1423
1424    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1425
1426!------------------------------------------------------------------------------!
1427! Description:
1428! ------------
1429!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc.
1430!------------------------------------------------------------------------------!
1431
1432    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1433
1434       USE chem_modules,                                       &
1435           ONLY:  emiss_lod, time_fac_type, surface_csflux_name
1436
1437       USE control_parameters,                                 &
1438           ONLY:  message_string
1439
1440       USE indices,                                            &
1441           ONLY:  nxl, nxr, nys, nyn
1442
1443       IMPLICIT NONE
1444
1445       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                             ::  emt_att
1446       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  ::  emt
1447   
1448       INTEGER(iwp)  ::  i, j, k      !< generic counters
1449       INTEGER(iwp)  ::  ispec        !< index for number of emission species in input
1450       INTEGER(iwp)  ::  len_dims     !< Length of dimension
1451       INTEGER(iwp)  ::  num_vars     !< number of variables in netcdf input file
1452
1453!
1454!-- dum_var_4d are designed to read in emission_values from the chemistry netCDF file.
1455!-- Currently the vestigial "z" dimension in emission_values makes it a 5D array,
1456!-- hence the corresponding dum_var_5d array.  When the "z" dimension is removed
1457!-- completely, dum_var_4d will be used instead
1458!-- (ecc 20190425)
1459
1460!       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)    ::  dum_var_4d  !< temp array 4 4D chem emission data
1461       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:,:)  ::  dum_var_5d  !< temp array 4 5D chem emission data
1462
1463!
1464!-- Start processing data
1465!
1466!-- Emission LOD 0 (Parameterized mode)
1467
1468        IF  ( emiss_lod == 0 )  THEN
1469
1470! for reference (ecc)
1471!       IF (TRIM(mode_emis) == "PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis) == "parameterized") THEN
1472
1473           ispec=1
1474           emt_att%n_emiss_species = 0
1475
1476!
1477!-- number of species
1478
1479           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1480
1481             emt_att%n_emiss_species = emt_att%n_emiss_species + 1
1482             ispec=ispec+1
1483!
1484!-- followling line retained for compatibility with salsa_mod
1485!-- which still uses emt_att%nspec heavily (ecc)
1486
1487             emt_att%nspec = emt_att%nspec + 1
1488
1489           ENDDO
1490
1491!
1492!-- allocate emission values data type arrays
1493
1494          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1495
1496!
1497!-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1498
1499!
1500!-- allocate space for strings
1501
1502          ALLOCATE (emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1503 
1504         DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1505            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1506         ENDDO
1507
1508!
1509!-- LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1510
1511       ELSE
1512
1513#if defined ( __netcdf )
1514
1515          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1516
1517!
1518!-- first we allocate memory space for the emission species and then
1519!-- we differentiate between LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1520
1521!
1522!-- open emission data file ( {palmcase}_chemistry )
1523
1524          CALL open_read_file ( TRIM(input_file_chem) // TRIM(coupling_char), id_emis )
1525
1526!
1527!-- inquire number of variables
1528
1529          CALL inquire_num_variables ( id_emis, num_vars )
1530
1531!
1532!-- Get General Dimension Lengths: only # species and # categories.
1533!-- Tther dimensions depend on the emission mode or specific components
1534
1535          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (    &
1536                                 id_emis, emt_att%n_emiss_species, 'nspecies' )
1537
1538!
1539!-- backward compatibility for salsa_mod (ecc)
1540
1541          emt_att%nspec = emt_att%n_emiss_species
1542
1543!
1544!-- Allocate emission values data type arrays
1545
1546          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1547
1548!
1549!-- READING IN SPECIES NAMES
1550
1551!
1552!-- Allocate memory for species names
1553
1554          ALLOCATE ( emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1555
1556!
1557!-- Retrieve variable name (again, should use n_emiss_strlen)
1558
1559          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name',    &
1560                             string_values, emt_att%n_emiss_species )
1561          emt_att%species_name=string_values
1562
1563!
1564!-- dealocate string_values previously allocated in get_variable call
1565
1566          IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1567
1568!
1569!-- READING IN SPECIES INDICES
1570
1571!
1572!-- Allocate memory for species indices
1573
1574          ALLOCATE ( emt_att%species_index(emt_att%n_emiss_species) )
1575
1576!
1577!-- Retrieve variable data
1578
1579          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1580!
1581!-- Now the routine has to distinguish between chemistry emission
1582!-- LOD 1 (DEFAULT mode) and LOD 2 (PRE-PROCESSED mode)
1583
1584!
1585!-- START OF EMISSION LOD 1 (DEFAULT MODE)
1586
1587
1588          IF  ( emiss_lod == 1 )  THEN
1589
1590! for reference (ecc)
1591!          IF (TRIM(mode_emis) == "DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis) == "default") THEN
1592
1593!
1594!-- get number of emission categories
1595
1596             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (           &
1597                                    id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1598
1599!-- READING IN EMISSION CATEGORIES INDICES
1600
1601             ALLOCATE ( emt_att%cat_index(emt_att%ncat) )
1602
1603!
1604!-- Retrieve variable data
1605
1606             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1607
1608
1609!
1610!-- Loop through individual species to get basic information on
1611!-- VOC/PM/NOX/SOX
1612
1613!------------------------------------------------------------------------------
1614!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1615!--        IN LOD1 (DEFAULT MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1616!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1617!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1618!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1619!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1620!--        (ecc 20190424)
1621!------------------------------------------------------------------------------
1622 
1623             DO  ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1624
1625!
1626!-- VOC DATA (name and composition)
1627
1628                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1629                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1630
1631!
1632!-- VOC name
1633                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1634                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1635                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1636                   CALL get_variable ( id_emis,"emission_voc_name",  &
1637                                       string_values, emt_att%nvoc )
1638                   emt_att%voc_name = string_values
1639                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1640
1641!
1642!-- VOC composition
1643
1644                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1645                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1646                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1647
1648                ENDIF  ! VOC
1649
1650!
1651!-- PM DATA (name and composition)
1652
1653                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "PM" .OR.                   &
1654                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "pm")  THEN
1655
1656!
1657!-- PM name
1658
1659                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1660                                          id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1661                   ALLOCATE ( emt_att%pm_name(emt_att%npm) )
1662                   CALL get_variable ( id_emis, "pm_name", string_values, emt_att%npm )
1663                   emt_att%pm_name = string_values
1664                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)     
1665
1666!
1667!-- PM composition (PM1, PM2.5 and PM10)
1668
1669                   len_dims = 3  ! PM1, PM2.5, PM10
1670                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(emt_att%ncat,emt_att%npm,len_dims))
1671                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_pm", emt_att%pm_comp,       &
1672                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%npm, 1, len_dims )
1673
1674                ENDIF  ! PM
1675
1676!
1677!-- NOX (NO and NO2)
1678
1679                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "NOX" .OR.                  &
1680                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "nox" )  THEN
1681
1682                   ALLOCATE ( emt_att%nox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nnox) )
1683                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_nox", emt_att%nox_comp,     &
1684                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nnox )
1685
1686                ENDIF  ! NOX
1687
1688!
1689!-- SOX (SO2 and SO4)
1690
1691                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "SOX" .OR.                  &
1692                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "sox" )  THEN
1693
1694                   ALLOCATE ( emt_att%sox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nsox) )
1695                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_sox", emt_att%sox_comp,     &
1696                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nsox )
1697
1698                ENDIF  ! SOX
1699
1700             ENDDO  ! do ispec
1701
1702!
1703!-- EMISSION TIME SCALING FACTORS (hourly and MDH data)
1704 
1705!     
1706!-- HOUR   
1707             IF  ( TRIM(time_fac_type) == "HOUR" .OR.                        &
1708                   TRIM(time_fac_type) == "hour" )  THEN
1709
1710                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1711                                       id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1712                ALLOCATE ( emt_att%hourly_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nhoursyear) )
1713                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1714                                    emt_att%hourly_emis_time_factor,           &
1715                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nhoursyear )
1716
1717!
1718!-- MDH
1719
1720             ELSE IF  ( TRIM(time_fac_type)  ==  "MDH" .OR.                  &
1721                        TRIM(time_fac_type)  ==  "mdh" )  THEN
1722
1723                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1724                                       id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1725                ALLOCATE ( emt_att%mdh_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nmonthdayhour) )
1726                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1727                                    emt_att%mdh_emis_time_factor,              &
1728                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nmonthdayhour )
1729
1730!
1731!-- ERROR (time factor undefined)
1732
1733             ELSE
1734
1735                message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '  //  &
1736                                 '     !no time-factor type specified!'              //  &
1737                                 'Please specify the value of time_fac_type:'        //  &
1738                                 '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1739                CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1740 
1741
1742             ENDIF  ! time_fac_type
1743
1744!
1745!-- read in default (LOD1) emissions from chemisty netCDF file per species
1746
1747!
1748!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1749!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1750!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1751!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1752
1753             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1754
1755!
1756!-- allocate space for species specific emission values
1757!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1758!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1759!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1760!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1761!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1762!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1763!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1764!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1765
1766                IF ( .NOT. ALLOCATED ( emt(ispec)%default_emission_data ) )  THEN
1767                    ALLOCATE ( emt(ispec)%default_emission_data(emt_att%ncat,nys:nyn+1,nxl:nxr+1) )
1768                ENDIF
1769!
1770!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1771
1772                ALLOCATE ( dum_var_5d(1,nys:nyn,nxl:nxr,1,emt_att%ncat) )
1773!
1774!-- get variable.  be very careful
1775!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1776!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1777!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1778 
1779                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1780                                    1,            ispec, nxl+1,     nys+1,     1,                    &
1781                                    emt_att%ncat, 1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, emt_att%dt_emission,  &
1782                                    .FALSE. )
1783!
1784!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1785!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1786!--        the emission data array to counter said domain offset
1787!--        (ecc 20190417)
1788
1789                DO k = 1, emt_att%ncat
1790                   DO j = nys+1, nyn+1
1791                      DO i = nxl+1, nxr+1
1792                         emt(ispec)%default_emission_data(k,j,i) = dum_var_5d(1,j-1,i-1,1,k)
1793                      ENDDO
1794                   ENDDO
1795                ENDDO
1796
1797                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1798
1799             ENDDO  ! ispec
1800!
1801!-- UNITS
1802
1803             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1804
1805!
1806!-- END DEFAULT MODE
1807
1808
1809!
1810!-- START LOD 2 (PRE-PROCESSED MODE)
1811
1812          ELSE IF  ( emiss_lod == 2 )  THEN
1813
1814! for reference (ecc)
1815!          ELSE IF (TRIM(mode_emis) == "PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis) == "pre-processed") THEN
1816
1817!
1818!-- For LOD 2 only VOC and emission data need be read
1819
1820!------------------------------------------------------------------------------
1821!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1822!--        IN LOD2 (PRE-PROCESSED MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1823!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1824!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1825!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1826!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1827!--        (ecc 20190424)
1828!------------------------------------------------------------------------------
1829
1830             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1831
1832!
1833!-- VOC DATA (name and composition)
1834
1835                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1836                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1837
1838!
1839!-- VOC name
1840                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                         &
1841                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1842                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1843                   CALL get_variable ( id_emis, "emission_voc_name",                     &
1844                                       string_values, emt_att%nvoc)
1845                   emt_att%voc_name = string_values
1846                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1847
1848!
1849!-- VOC composition
1850 
1851                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1852                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1853                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1854                ENDIF  ! VOC
1855 
1856             ENDDO  ! ispec
1857
1858!
1859!-- EMISSION DATA
1860
1861             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                               &
1862                                    id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1863 
1864!
1865!-- read in pre-processed (LOD2) emissions from chemisty netCDF file per species
1866
1867!
1868!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1869!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1870!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1871!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1872
1873             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1874
1875!
1876!-- allocate space for species specific emission values
1877!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1878!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1879!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1880!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1881!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1882!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1883!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1884!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1885
1886                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )  THEN
1887                   ALLOCATE( emt(ispec)%preproc_emission_data(                           &
1888                             emt_att%dt_emission, 1, nys:nyn+1, nxl:nxr+1) )
1889                ENDIF
1890!
1891!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1892
1893                ALLOCATE ( dum_var_5d(emt_att%dt_emission,1,nys:nyn,nxl:nxr,1) )
1894!
1895!-- get variable.  be very careful
1896!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1897!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1898!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1899
1900                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1901                                    ispec, nxl+1,     nys+1,     1, 1,                   &
1902                                    1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 1, emt_att%dt_emission, &
1903                                    .FALSE. )
1904!
1905!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1906!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1907!--        the emission data array to counter said unkonwn offset
1908!--        (ecc 20190417)
1909
1910                DO k = 1, emt_att%dt_emission
1911                   DO j = nys+1, nyn+1
1912                      DO i = nxl+1, nxr+1
1913                         emt(ispec)%preproc_emission_data(k,1,j,i) = dum_var_5d(k,1,j-1,i-1,1)
1914                      ENDDO
1915                   ENDDO
1916                ENDDO
1917
1918                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1919
1920             ENDDO  ! ispec
1921!
1922!-- UNITS
1923
1924             CALL get_attribute ( id_emis, "units", emt_att%units, .FALSE. , "emission_values" )
1925       
1926          ENDIF  ! LOD1 & LOD2 (default and pre-processed mode)
1927
1928          CALL close_input_file (id_emis)
1929
1930#endif
1931
1932       ENDIF ! LOD0 (parameterized mode)
1933
1934    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1935
1936
1937!------------------------------------------------------------------------------!
1938! Description:
1939! ------------
1940!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1941!------------------------------------------------------------------------------!
1942    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1943
1944       USE control_parameters,                                                 &
1945           ONLY:  land_surface, plant_canopy, urban_surface
1946
1947       USE indices,                                                            &
1948           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1949
1950
1951       IMPLICIT NONE
1952
1953       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1954
1955       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1956       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1957       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1958       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1959       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1960
1961!
1962!--    If not static input file is available, skip this routine
1963       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1964!
1965!--    Measure CPU time
1966       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1967!
1968!--    Read plant canopy variables.
1969       IF ( plant_canopy )  THEN
1970#if defined ( __netcdf )
1971!
1972!--       Open file in read-only mode
1973          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1974                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1975!
1976!--       At first, inquire all variable names.
1977!--       This will be used to check whether an optional input variable
1978!--       exist or not.
1979          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1980
1981          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1982          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1983
1984!
1985!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1986          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1987             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1988             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1989                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1990                                 .FALSE., 'lad' )
1991!
1992!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1993             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1994                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1995                                                 'zlad' )
1996!
1997!--          Allocate variable for leaf-area density
1998             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1999                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
2000
2001             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
2002                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
2003                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
2004
2005          ELSE
2006             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
2007          ENDIF
2008
2009!
2010!--       Read basal area density - resolved vegetation
2011          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
2012             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
2013             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
2014                                 basal_area_density_f%fill,                    &
2015                                 .FALSE., 'bad' )
2016!
2017!--          Inquire number of vertical vegetation layer
2018             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2019                                                 basal_area_density_f%nz,      &
2020                                                 'zlad' )
2021!
2022!--          Allocate variable
2023             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
2024                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
2025
2026             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
2027                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
2028                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
2029          ELSE
2030             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
2031          ENDIF
2032
2033!
2034!--       Read root area density - resolved vegetation
2035          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
2036             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
2037             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
2038                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
2039                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
2040!
2041!--          Inquire number of vertical soil layers
2042             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2043                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
2044                                                  'zsoil' )
2045!
2046!--          Allocate variable
2047             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
2048                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
2049                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
2050
2051             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
2052                                root_area_density_lad_f%var,                   &
2053                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
2054                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
2055          ELSE
2056             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
2057          ENDIF
2058!
2059!--       Finally, close input file
2060          CALL close_input_file( id_surf )
2061#endif
2062       ENDIF
2063!
2064!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
2065!--    variables are read from file.
2066       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
2067!
2068!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
2069!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
2070       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
2071
2072#if defined ( __netcdf )
2073!
2074!--    Open file in read-only mode
2075       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
2076                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
2077!
2078!--    Inquire all variable names.
2079!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
2080!--    or not.
2081       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
2082
2083       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2084       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
2085!
2086!--    Read vegetation type and required attributes
2087       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
2088          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
2089          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2090                              vegetation_type_f%fill,                          &
2091                              .FALSE., 'vegetation_type' )
2092
2093          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2094
2095          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
2096                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2097       ELSE
2098          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
2099       ENDIF
2100
2101!
2102!--    Read soil type and required attributes
2103       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
2104             soil_type_f%from_file = .TRUE.
2105!
2106!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
2107!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
2108!                                      soil_type_f%lod,                  &
2109!                                      .FALSE., 'soil_type' )
2110          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2111                              soil_type_f%fill,                                &
2112                              .FALSE., 'soil_type' )
2113
2114          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
2115
2116             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2117
2118             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
2119                                nxl, nxr, nys, nyn )
2120
2121          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
2122!
2123!--          Obtain number of soil layers from file.
2124             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
2125                                                          'zsoil' )
2126
2127             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
2128
2129             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
2130                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
2131 
2132          ENDIF
2133       ELSE
2134          soil_type_f%from_file = .FALSE.
2135       ENDIF
2136
2137!
2138!--    Read pavement type and required attributes
2139       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
2140          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
2141          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2142                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
2143                              'pavement_type' )
2144
2145          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2146
2147          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
2148                             nxl, nxr, nys, nyn )
2149       ELSE
2150          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
2151       ENDIF
2152
2153!
2154!--    Read water type and required attributes
2155       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
2156          water_type_f%from_file = .TRUE.
2157          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
2158                              .FALSE., 'water_type' )
2159
2160          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2161
2162          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
2163                             nxl, nxr, nys, nyn )
2164
2165       ELSE
2166          water_type_f%from_file = .FALSE.
2167       ENDIF
2168!
2169!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
2170       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
2171          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
2172          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2173                              surface_fraction_f%fill,                         &
2174                              .FALSE., 'surface_fraction' )
2175!
2176!--       Inquire number of surface fractions
2177          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2178                                                       surface_fraction_f%nf,  &
2179                                                       'nsurface_fraction' )
2180!
2181!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2182          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
2183          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
2184                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2185!
2186!--       Get dimension of surface fractions
2187          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
2188                             surface_fraction_f%nfracs )
2189!
2190!--       Read surface fractions
2191          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
2192                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
2193                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
2194       ELSE
2195          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
2196       ENDIF
2197!
2198!--    Read building parameters and related information
2199       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
2200          building_pars_f%from_file = .TRUE.
2201          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2202                              building_pars_f%fill,                            &
2203                              .FALSE., 'building_pars' )
2204!
2205!--       Inquire number of building parameters
2206          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2207                                                       building_pars_f%np,     &
2208                                                       'nbuilding_pars' )
2209!
2210!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
2211          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
2212          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
2213                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2214!
2215!--       Get dimension of building parameters
2216          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
2217                             building_pars_f%pars )
2218!
2219!--       Read building_pars
2220          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
2221                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
2222                             0, building_pars_f%np-1 )
2223       ELSE
2224          building_pars_f%from_file = .FALSE.
2225       ENDIF
2226
2227!
2228!--    Read albedo type and required attributes
2229       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
2230          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
2231          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
2232                              .FALSE.,  'albedo_type' )
2233
2234          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2235         
2236          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
2237                             nxl, nxr, nys, nyn )
2238       ELSE
2239          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
2240       ENDIF
2241!
2242!--    Read albedo parameters and related information
2243       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
2244          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
2245          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
2246                              .FALSE., 'albedo_pars' )
2247!
2248!--       Inquire number of albedo parameters
2249          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2250                                                       albedo_pars_f%np,       &
2251                                                       'nalbedo_pars' )
2252!
2253!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
2254          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
2255          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
2256                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
2257!
2258!--       Get dimension of albedo parameters
2259          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
2260
2261          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
2262                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2263                             0, albedo_pars_f%np-1 )
2264       ELSE
2265          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
2266       ENDIF
2267
2268!
2269!--    Read pavement parameters and related information
2270       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
2271          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
2272          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2273                              pavement_pars_f%fill,                            &
2274                              .FALSE., 'pavement_pars' )
2275!
2276!--       Inquire number of pavement parameters
2277          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2278                                                       pavement_pars_f%np,     &
2279                                                       'npavement_pars' )
2280!
2281!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2282          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
2283          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
2284                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2285!
2286!--       Get dimension of pavement parameters
2287          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
2288
2289          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
2290                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2291                             0, pavement_pars_f%np-1 )
2292       ELSE
2293          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
2294       ENDIF
2295
2296!
2297!--    Read pavement subsurface parameters and related information
2298       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
2299       THEN
2300          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
2301          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2302                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
2303                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2304!
2305!--       Inquire number of parameters
2306          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2307                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
2308                                               'npavement_subsurface_pars' )
2309!
2310!--       Inquire number of soil layers
2311          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2312                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
2313                                                'zsoil' )
2314!
2315!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2316          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2317                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2318          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2319                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2320                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2321                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2322!
2323!--       Get dimension of pavement parameters
2324          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2325                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2326
2327          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2328                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2329                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2330                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2331                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2332       ELSE
2333          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2334       ENDIF
2335
2336
2337!
2338!--    Read vegetation parameters and related information
2339       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2340          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2341          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2342                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2343                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2344!
2345!--       Inquire number of vegetation parameters
2346          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2347                                                       vegetation_pars_f%np,   &
2348                                                       'nvegetation_pars' )
2349!
2350!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2351          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2352          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2353                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2354!
2355!--       Get dimension of the parameters
2356          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2357                             vegetation_pars_f%pars )
2358
2359          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2360                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2361                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2362       ELSE
2363          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2364       ENDIF
2365
2366!
2367!--    Read root parameters/distribution and related information
2368       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2369          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2370          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2371                              soil_pars_f%fill,                                &
2372                              .FALSE., 'soil_pars' )
2373
2374          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2375                              soil_pars_f%lod,                                 &
2376                              .FALSE., 'soil_pars' )
2377
2378!
2379!--       Inquire number of soil parameters
2380          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2381                                                       soil_pars_f%np,         &
2382                                                       'nsoil_pars' )
2383!
2384!--       Read parameters array
2385          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2386          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2387
2388!
2389!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2390!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2391          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2392             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2393                                                          soil_pars_f%nz,      &
2394                                                          'zsoil' )
2395
2396             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2397             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2398
2399          ENDIF
2400
2401!
2402!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2403          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2404             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2405                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2406                 
2407             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2408                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2409
2410          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2411             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2412                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2413                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2414             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2415                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2416                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2417                                0, soil_pars_f%np-1 )
2418
2419          ENDIF
2420       ELSE
2421          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2422       ENDIF
2423
2424!
2425!--    Read water parameters and related information
2426       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2427          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2428          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2429                              water_pars_f%fill,                               &
2430                              .FALSE., 'water_pars' )
2431!
2432!--       Inquire number of water parameters
2433          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2434                                                       water_pars_f%np,        &
2435                                                       'nwater_pars' )
2436!
2437!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2438          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2439          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2440                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2441!
2442!--       Get dimension of water parameters
2443          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2444
2445          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2446                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2447       ELSE
2448          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2449       ENDIF
2450!
2451!--    Read root area density - parametrized vegetation
2452       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2453          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2454          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2455                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2456                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2457!
2458!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2459          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2460                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2461                                                   'zsoil' )
2462          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2463                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2464                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2465
2466!
2467!--       Read root-area density
2468          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2469                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2470                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2471                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2472
2473       ELSE
2474          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2475       ENDIF
2476!
2477!--    Read street type and street crossing
2478       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2479          street_type_f%from_file = .TRUE.
2480          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2481                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2482                              'street_type' )
2483
2484          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2485         
2486          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2487                             nxl, nxr, nys, nyn )
2488       ELSE
2489          street_type_f%from_file = .FALSE.
2490       ENDIF
2491
2492       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2493          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2494          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2495                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2496                              'street_crossing' )
2497
2498          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2499
2500          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2501                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2502
2503       ELSE
2504          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2505       ENDIF
2506!
2507!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2508!--    Will be implemented as soon as they are available.
2509
2510!
2511!--    Finally, close input file
2512       CALL close_input_file( id_surf )
2513#endif
2514!
2515!--    End of CPU measurement
2516       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2517!
2518!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2519!--    variables.
2520       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2521          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2522          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2523                                       nbgp )
2524       ENDIF
2525       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2526          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2527          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2528                                       nbgp )
2529       ENDIF
2530       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2531          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2532          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2533                                       nbgp )
2534       ENDIF
2535       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2536          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2537          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2538                                       nxr, nbgp )
2539       ENDIF
2540       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2541          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2542          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2543                                       nbgp )
2544       ENDIF
2545!
2546!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2547!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2548!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2549!--    2 variables.
2550       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2551       THEN
2552          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2553                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2554          DO  k = 0, nz_soil
2555             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2556                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2557          ENDDO
2558       ENDIF
2559
2560       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2561          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2562                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2563                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2564          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2565             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2566          ENDDO
2567       ENDIF
2568
2569       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2570          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2571                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2572                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2573          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2574             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2575          ENDDO
2576       ENDIF
2577
2578       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2579          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2580                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2581                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2582          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2583             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2584          ENDDO
2585       ENDIF
2586
2587       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2588          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2589                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2590                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2591          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2592             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2593          ENDDO
2594       ENDIF
2595
2596       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2597          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2598                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2599                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2600          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2601             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2602          ENDDO
2603       ENDIF
2604
2605       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2606          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2607                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2608                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2609          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2610             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2611          ENDDO
2612       ENDIF
2613
2614       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2615          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2616                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2617                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2618          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2619             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2620          ENDDO
2621       ENDIF
2622
2623       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2624          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2625         
2626             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2627                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2628                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2629             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2630                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2631             ENDDO
2632             
2633          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2634             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2635                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2636                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2637                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2638
2639             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2640                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2641                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2642                                           nbgp )
2643                ENDDO
2644             ENDDO
2645          ENDIF
2646       ENDIF
2647
2648       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2649          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2650                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2651                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2652                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2653
2654          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2655             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2656                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2657                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2658             ENDDO
2659          ENDDO
2660       ENDIF
2661
2662    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2663
2664!------------------------------------------------------------------------------!
2665! Description:
2666! ------------
2667!> Reads uvem lookup table information.
2668!------------------------------------------------------------------------------!
2669    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2670       
2671       USE indices,                                                            &
2672           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2673
2674       IMPLICIT NONE
2675
2676       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2677
2678
2679       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2680       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2681       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2682       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2683       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2684!
2685!--    Input via uv exposure model lookup table input
2686       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2687
2688#if defined ( __netcdf )
2689!
2690!--       Open file in read-only mode
2691          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2692                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2693!
2694!--       At first, inquire all variable names.
2695!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2696          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2697!
2698!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2699          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2700          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2701!
2702!--       uvem integration
2703          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2704             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2705!
2706!--          Input 2D uvem integration.
2707             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2708             
2709             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2710          ELSE
2711             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2712          ENDIF
2713!
2714!--       uvem irradiance
2715          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2716             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2717!
2718!--          Input 2D uvem irradiance.
2719             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2720             
2721             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2722          ELSE
2723             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2724          ENDIF
2725!
2726!--       uvem porjection areas
2727          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2728             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2729!
2730!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2731             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2732           
2733             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2734          ELSE
2735             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2736          ENDIF
2737!
2738!--       uvem radiance
2739          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2740             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2741!
2742!--          Input 3D uvem radiance
2743             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2744             
2745             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2746          ELSE
2747             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2748          ENDIF
2749!
2750!--       Read building obstruction
2751          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2752             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2753!--          Input 3D uvem building obstruction
2754              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2755              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2756          ELSE
2757             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2758          ENDIF
2759!
2760          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2761             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2762!
2763!--          Input 3D uvem building obstruction
2764             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2765!
2766             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2767                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2768          ELSE
2769             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2770          ENDIF
2771!
2772!--       Close uvem lookup table input file
2773          CALL close_input_file( id_uvem )
2774#else
2775          CONTINUE
2776#endif
2777       ENDIF
2778    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2779
2780!------------------------------------------------------------------------------!
2781! Description:
2782! ------------
2783!> Reads orography and building information.
2784!------------------------------------------------------------------------------!
2785    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2786
2787       USE control_parameters,                                                 &
2788           ONLY:  message_string, topography
2789
2790       USE grid_variables,                                                     &
2791           ONLY:  dx, dy   
2792           
2793       USE indices,                                                            &
2794           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2795
2796
2797       IMPLICIT NONE
2798
2799       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2800
2801
2802       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2803       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2804       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2805       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2806       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2807       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2808
2809       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2810!
2811!--    CPU measurement
2812       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2813
2814!
2815!--    Input via palm-input data standard
2816       IF ( input_pids_static )  THEN
2817#if defined ( __netcdf )
2818!
2819!--       Open file in read-only mode
2820          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2821                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2822!
2823!--       At first, inquire all variable names.
2824!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2825!--       or not.
2826          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2827!
2828!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2829          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2830          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2831!
2832!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2833          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2834          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2835          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2836          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2837          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2838          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2839!
2840!--       Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2841          IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2842             message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' // &
2843                              'x- and/or y-direction ' //                      &
2844                              'do not match the respective model dimension'
2845             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
2846          ENDIF
2847!
2848!--       Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2849!--       grid spacing in the model.
2850          IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.  &
2851               ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
2852             message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' // &
2853                              'in x- and/or y-direction ' //                   &
2854                              'do not match the respective model grid spacing.'
2855             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
2856          ENDIF
2857!
2858!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2859          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2860             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2861             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2862                                 .FALSE., 'zt' )
2863!
2864!--          Input 2D terrain height.
2865             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2866             
2867             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2868                                nxl, nxr, nys, nyn )
2869
2870          ELSE
2871             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2872          ENDIF
2873
2874!
2875!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2876!--       as well as lod attribute
2877          buildings_f%from_file = .FALSE.
2878          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2879             buildings_f%from_file = .TRUE.
2880             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2881                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2882
2883             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2884                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2885
2886!
2887!--          Read 2D buildings
2888             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2889                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2890
2891                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2892                                   buildings_f%var_2d,                         &
2893                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2894             ELSE
2895                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2896                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2897                                 'properly for buildings_2d.'
2898                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2899                               1, 2, 0, 6, 0 )
2900             ENDIF
2901          ENDIF
2902!
2903!--       If available, also read 3D building information. If both are
2904!--       available, use 3D information.
2905          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2906             buildings_f%from_file = .TRUE.
2907             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2908                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2909
2910             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2911                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2912
2913             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2914                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2915!
2916!--          Read 3D buildings
2917             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2918                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2919                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2920
2921                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2922                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2923                buildings_f%var_3d = 0
2924               
2925                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2926                                   buildings_f%var_3d,                         &
2927                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2928             ELSE
2929                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2930                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2931                                 'properly for buildings_3d.'
2932                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2933                               1, 2, 0, 6, 0 )
2934             ENDIF
2935          ENDIF
2936!
2937!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2938!--       for mapping buildings on top of orography.
2939          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2940             building_id_f%from_file = .TRUE.
2941             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2942                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2943                                 'building_id' )
2944
2945             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2946             
2947             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2948                                nxl, nxr, nys, nyn )
2949          ELSE
2950             building_id_f%from_file = .FALSE.
2951          ENDIF
2952!
2953!--       Read building_type and required attributes.
2954          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2955             building_type_f%from_file = .TRUE.
2956             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2957                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2958                                 'building_type' )
2959
2960             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2961
2962             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2963                                nxl, nxr, nys, nyn )
2964
2965          ELSE
2966             building_type_f%from_file = .FALSE.
2967          ENDIF
2968!
2969!--       Close topography input file
2970          CALL close_input_file( id_topo )
2971#else
2972          CONTINUE
2973#endif
2974!
2975!--    ASCII input
2976       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2977             
2978          DO  ii = 0, io_blocks-1
2979             IF ( ii == io_group )  THEN
2980
2981                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2982                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2983!
2984!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2985!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2986                skip_n_rows = 0
2987                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2988                   READ( 90, * )
2989                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2990                ENDDO
2991!
2992!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2993!--             column until nxl-1 is reached
2994                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2995                DO  j = nyn, nys, -1
2996                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2997                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2998                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2999                ENDDO
3000
3001                GOTO 12
3002
3003 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
3004                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
3005                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
3006
3007 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
3008                                 TRIM( coupling_char )
3009                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
3010
3011 12             CLOSE( 90 )
3012                buildings_f%from_file = .TRUE.
3013
3014             ENDIF
3015#if defined( __parallel )
3016             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
3017#endif
3018          ENDDO
3019
3020       ENDIF
3021!
3022!--    End of CPU measurement
3023       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
3024!
3025!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
3026!--    are provided, also an ID and a type are required.
3027!--    Note, doing this check in check_parameters
3028!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
3029       IF ( input_pids_static )  THEN
3030          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
3031               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
3032             message_string = 'If building heights are prescribed in ' //      &
3033                              'static input file, also an ID is required.'
3034             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
3035          ENDIF
3036       ENDIF
3037!
3038!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
3039!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
3040!--    topography initialization.
3041       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
3042          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
3043          terrain_height_f%var = 0.0_wp
3044       ENDIF
3045!
3046!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
3047!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
3048!--    lateral boundaries.
3049       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
3050          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
3051          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
3052                                      nbgp )
3053       ENDIF
3054
3055       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3056          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
3057          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
3058                                       nbgp )
3059       ENDIF
3060
3061    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
3062
3063!------------------------------------------------------------------------------!
3064! Description:
3065! ------------
3066!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3067!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3068!> model (COSMO) by Inifor.
3069!------------------------------------------------------------------------------!
3070    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3071
3072       USE arrays_3d,                                                          &
3073           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
3074
3075       USE control_parameters,                                                 &
3076           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
3077                  message_string, neutral
3078
3079       USE indices,                                                            &
3080           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
3081
3082       IMPLICIT NONE
3083
3084       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
3085
3086       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
3087       
3088       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3089       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3090       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3091
3092       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3093
3094!
3095!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3096       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3097!
3098!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
3099!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
3100!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
3101!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
3102!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
3103!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
3104!--    boundaries in case of Dirichlet.
3105!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
3106!--    at the end of this routine.
3107       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
3108       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
3109
3110!
3111!--    CPU measurement
3112       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3113
3114#if defined ( __netcdf )
3115!
3116!--    Open file in read-only mode
3117       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3118                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3119
3120!
3121!--    At first, inquire all variable names.
3122       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3123!
3124!--    Allocate memory to store variable names.
3125       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3126       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3127!
3128!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
3129       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
3130       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
3131!
3132!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
3133!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
3134       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
3135       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
3136       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
3137       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
3138
3139!
3140!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3141!--    checks are performed directly here and not called from
3142!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
3143!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
3144!--    Inifor grid.
3145       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
3146            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
3147          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3148                           'does not match the number of numeric grid '//      &
3149                           'points.'
3150          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3151       ENDIF
3152
3153       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
3154          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
3155                           'does not match the number of numeric grid '//      &
3156                           'points.'
3157          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3158       ENDIF
3159!
3160!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3161!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3162       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
3163          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
3164          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
3165       ENDIF
3166       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
3167          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
3168          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
3169       ENDIF
3170!
3171!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
3172!--    driver and numeric grid.
3173!--    Please note, depending on compiler options both may be
3174!--    equal up to a certain threshold, and differences between
3175!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
3176!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
3177!--    for exactly matching values.
3178       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
3179                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
3180            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
3181                      > 10E-1 ) )  THEN
3182          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
3183                           'match the numeric grid.'
3184          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3185       ENDIF
3186!
3187!--    Read initial geostrophic wind components at
3188!--    t = 0 (index 1 in file).
3189       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
3190          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
3191          init_3d%ug_init = 0.0_wp
3192
3193          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
3194                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
3195!
3196!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3197          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
3198
3199          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
3200       ELSE
3201          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
3202       ENDIF
3203       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
3204          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
3205          init_3d%vg_init = 0.0_wp
3206
3207          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
3208                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
3209!
3210!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3211          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
3212
3213          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
3214       ELSE
3215          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
3216       ENDIF
3217!
3218!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
3219!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
3220!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
3221!--    grids with one element less in the x-, y-,
3222!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
3223!--    into separate loops. 
3224!--    Read u-component
3225       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
3226!
3227!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3228          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
3229                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3230          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
3231                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3232!
3233!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3234          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3235             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
3236             init_3d%u_init = 0.0_wp
3237
3238             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3239                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
3240!
3241!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3242             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
3243!
3244!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3245          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3246             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3247                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
3248                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
3249                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
3250                                dynamic_3d )
3251!
3252!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
3253!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
3254!--          conditions.
3255             IF ( nxl == 0 )                                                   &
3256                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
3257!
3258!--          Set bottom and top-boundary
3259             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
3260             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
3261             
3262          ENDIF
3263          init_3d%from_file_u = .TRUE.
3264       ELSE
3265          message_string = 'Missing initial data for u-component'
3266          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3267       ENDIF
3268!
3269!--    Read v-component
3270       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
3271!
3272!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3273          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
3274                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3275          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
3276                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3277!
3278!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3279          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3280             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
3281             init_3d%v_init = 0.0_wp
3282
3283             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3284                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
3285!
3286!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3287             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
3288!
3289!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3290          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3291         
3292             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3293                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
3294                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
3295                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
3296                                dynamic_3d )
3297!
3298!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
3299!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
3300!--          conditions.
3301             IF ( nys == 0 )                                                   &
3302                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
3303!
3304!--          Set bottom and top-boundary
3305             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
3306             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
3307             
3308          ENDIF
3309          init_3d%from_file_v = .TRUE.
3310       ELSE
3311          message_string = 'Missing initial data for v-component'
3312          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3313       ENDIF
3314!
3315!--    Read w-component
3316       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3317!
3318!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3319          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3320                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3321          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3322                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3323!
3324!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3325          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3326             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3327             init_3d%w_init = 0.0_wp
3328
3329             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3330                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3331!
3332!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3333             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3334!
3335!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3336          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3337
3338             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3339                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3340                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3341                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3342                                dynamic_3d )
3343!
3344!--          Set bottom and top-boundary                               
3345             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3346             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3347             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3348
3349          ENDIF
3350          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3351       ELSE
3352          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3353          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3354       ENDIF
3355!
3356!--    Read potential temperature
3357       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3358          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3359!
3360!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3361             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3362                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3363             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3364                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3365!
3366!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3367             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3368                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3369
3370                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3371                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3372!
3373!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3374!--             profil
3375                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3376                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3377!
3378!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3379             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3380
3381                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3382                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3383                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3384                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3385                                   dynamic_3d )
3386                                   
3387!
3388!--             Set bottom and top-boundary
3389                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3390                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3391
3392             ENDIF
3393             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3394          ELSE
3395             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3396                              'potential temperature'
3397             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3398          ENDIF
3399       ENDIF
3400!
3401!--    Read mixing ratio
3402       IF ( humidity )  THEN
3403          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3404!
3405!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3406             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3407                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3408             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3409                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3410!
3411!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3412             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3413                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3414
3415                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3416                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3417!
3418!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3419                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3420                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3421!
3422!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3423             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3424             
3425                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3426                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3427                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3428                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3429                                   dynamic_3d )
3430                                   
3431!
3432!--             Set bottom and top-boundary
3433                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3434                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3435               
3436             ENDIF
3437             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3438          ELSE
3439             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3440                              'mixing ratio'
3441             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3442          ENDIF
3443       ENDIF       
3444!
3445!--    Read chemistry variables.
3446!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3447       IF ( air_chemistry )  THEN
3448!
3449!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3450!--       and LOD's.
3451          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3452                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3453          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3454          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3455         
3456          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3457             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3458                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3459!
3460!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3461                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3462                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3463                                    .FALSE.,                                   &
3464                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3465                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3466                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3467                                    .FALSE.,                                   &
3468                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3469!
3470!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3471                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3472                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3473                                    'allowed.'
3474                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3475                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3476                ENDIF
3477!
3478!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3479                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3480                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3481                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3482!
3483!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3484                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3485                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3486               
3487                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3488             ENDIF
3489          ENDDO
3490       ENDIF
3491!
3492!--    Close input file
3493       CALL close_input_file( id_dynamic )
3494#endif
3495!
3496!--    End of CPU measurement
3497       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3498!
3499!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3500!--    checks depend on the LOD of the input data.
3501       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3502          check_passed = .TRUE.
3503          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3504             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3505                check_passed = .FALSE.
3506          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3507             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3508                check_passed = .FALSE.
3509          ENDIF
3510          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3511             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3512                              'not contain any _FillValues'
3513             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3514          ENDIF
3515       ENDIF
3516
3517       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3518          check_passed = .TRUE.
3519          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3520             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3521                check_passed = .FALSE.
3522          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3523             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3524                check_passed = .FALSE.
3525          ENDIF
3526          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3527             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3528                              'not contain any _FillValues'
3529             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3530          ENDIF
3531       ENDIF
3532
3533       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3534          check_passed = .TRUE.
3535          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3536             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3537                check_passed = .FALSE.
3538          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3539             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3540                check_passed = .FALSE.
3541          ENDIF
3542          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3543             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3544                              'not contain any _FillValues'
3545             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3546          ENDIF
3547       ENDIF
3548
3549       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3550          check_passed = .TRUE.
3551          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3552             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3553                check_passed = .FALSE.
3554          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3555             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3556                check_passed = .FALSE.
3557          ENDIF
3558          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3559             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3560                              'not contain any _FillValues'
3561             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3562          ENDIF
3563       ENDIF
3564
3565       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3566          check_passed = .TRUE.
3567          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3568             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3569                check_passed = .FALSE.
3570          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3571             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3572                check_passed = .FALSE.
3573          ENDIF
3574          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3575             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3576                              'not contain any _FillValues'
3577             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3578          ENDIF
3579       ENDIF
3580!
3581!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3582       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3583       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3584
3585    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3586   
3587!------------------------------------------------------------------------------!
3588! Description:
3589! ------------
3590!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3591!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3592!> model (COSMO) by Inifor.
3593!------------------------------------------------------------------------------!
3594    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3595
3596       USE control_parameters,                                                 &
3597           ONLY:  message_string
3598
3599       USE indices,                                                            &
3600           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3601
3602       IMPLICIT NONE
3603
3604       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names !< string containing all variables on file
3605     
3606       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3607       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3608
3609!
3610!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3611       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3612!
3613!--    CPU measurement
3614       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3615
3616#if defined ( __netcdf )
3617!
3618!--    Open file in read-only mode
3619       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3620                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3621
3622!
3623!--    At first, inquire all variable names.
3624       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3625!
3626!--    Allocate memory to store variable names.
3627       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3628       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3629!
3630!--    Read vertical dimension for soil depth.
3631       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3632          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3633                                                       'zsoil' )
3634!
3635!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3636!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3637!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3638!--    of clearness.
3639       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3640                                                    'x'  )
3641       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3642                                                    'y'  )
3643!
3644!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3645!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3646!--    are already performed
3647       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3648          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3649                           'does not match the number of numeric grid points.'
3650          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3651       ENDIF
3652!
3653!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3654!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3655       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3656          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3657          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3658       ENDIF
3659!
3660!--    Read initial data for soil moisture
3661       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3662!
3663!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3664          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3665                              init_3d%fill_msoil,                              &
3666                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3667          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3668                              init_3d%lod_msoil,                               &
3669                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3670!
3671!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3672          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3673             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3674
3675             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3676                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3677!
3678!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3679          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3680             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3681
3682            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3683                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3684                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3685
3686          ENDIF
3687          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3688       ENDIF
3689!
3690!--    Read soil temperature
3691       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3692!
3693!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3694          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3695                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3696                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3697          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3698                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3699                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3700!
3701!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3702          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3703             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3704
3705             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3706                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3707
3708!
3709!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3710          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3711             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3712             
3713             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3714                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3715                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3716          ENDIF
3717          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3718       ENDIF
3719!
3720!--    Close input file
3721       CALL close_input_file( id_dynamic )
3722#endif
3723!
3724!--    End of CPU measurement
3725       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3726
3727    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3728
3729!------------------------------------------------------------------------------!
3730! Description:
3731! ------------
3732!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3733!> (COSMO) by Inifor.
3734!------------------------------------------------------------------------------!
3735    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3736
3737       USE control_parameters,                                                 &
3738           ONLY:  air_chemistry, bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n,               &
3739                  bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, humidity, neutral,           &
3740                  nesting_offline, time_since_reference_point
3741
3742       USE indices,                                                            &
3743           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3744
3745       IMPLICIT NONE
3746       
3747       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3748       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3749       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3750       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3751!
3752!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3753       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3754
3755!
3756!--    CPU measurement
3757       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3758
3759#if defined ( __netcdf )
3760!
3761!--    Open file in read-only mode
3762       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3763                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3764!
3765!--    Initialize INIFOR forcing.
3766       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3767!
3768!--       At first, inquire all variable names.
3769          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3770!
3771!--       Allocate memory to store variable names.
3772          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3773          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3774!
3775!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3776          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3777                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3778
3779          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3780             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3781             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3782          ENDIF
3783!
3784!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3785          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3786                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3787          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3788                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3789
3790          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3791             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3792             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3793          ENDIF
3794          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3795             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3796             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3797          ENDIF
3798
3799!
3800!--       Read surface pressure
3801          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3802                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3803             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3804             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3805                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3806                                nest_offl%surface_pressure )
3807          ENDIF
3808!
3809!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3810          nest_offl%init = .TRUE.
3811
3812       ENDIF
3813
3814!
3815!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3816!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3817!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3818       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3819                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3820                        - 1
3821       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3822!
3823!--    Read geostrophic wind components
3824       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3825          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3826                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3827          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3828                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3829       ENDDO
3830!
3831!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3832!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3833!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3834!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3835!--    and south domain boundary for the u-component.
3836!--    Note, lateral data is also accessed by parallel IO, which is the reason
3837!--    why different arguments are passed depending on the boundary control
3838!--    flags. Cores that do not belong to the respective boundary just make
3839!--    a dummy read with count = 0, just in order to participate the collective
3840!--    operation.
3841!--    Read data for western boundary   
3842       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                     &
3843                          nest_offl%u_left,                                    & ! array to be read
3844                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                    & ! start index y direction
3845                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    & ! start index z direction
3846                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         & ! start index time dimension
3847                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),                & ! number of elements along y
3848                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),            & ! number of elements alogn z
3849                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        & ! number of time steps (2 or 0)
3850                          .TRUE. )                                               ! parallel IO when compiled accordingly
3851     
3852       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                     &
3853                          nest_offl%v_left,                                    &
3854                          MERGE( nysv, 1, bc_dirichlet_l),                     &
3855                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3856                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         &
3857                          MERGE( nyn-nysv+1, 0, bc_dirichlet_l),               &
3858                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),            &
3859                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        &
3860                          .TRUE. )                                       
3861
3862       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                     &
3863                          nest_offl%w_left,                                    &
3864                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3865                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3866                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         &
3867                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),                &
3868                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_l),            &
3869                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        &
3870                          .TRUE. )   
3871
3872       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3873          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',                 &
3874                             nest_offl%pt_left,                                &
3875                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3876                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3877                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),      &
3878                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),             &
3879                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),         &
3880                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                     &
3881                             .TRUE. )
3882       ENDIF
3883
3884       IF ( humidity )  THEN
3885          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',                 &
3886                             nest_offl%q_left,                                 &
3887                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3888                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3889                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),      &
3890                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),             &
3891                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),         &
3892                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                     &
3893                             .TRUE. )
3894       ENDIF
3895       
3896       IF ( air_chemistry )  THEN
3897          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_l, 1)
3898             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3899                                   nest_offl%var_names_chem_l(n) ) )  THEN 
3900                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3901                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_l(n) ),              &
3902                           nest_offl%chem_left(:,:,:,n),                       &
3903                           MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                   &
3904                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                   &
3905                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),        &
3906                           MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),               &
3907                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),           &
3908                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                       &
3909                           .TRUE. )
3910                nest_offl%chem_from_file_l(n) = .TRUE.
3911             ENDIF
3912          ENDDO
3913       ENDIF
3914!
3915!--    Read data for eastern boundary   
3916       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                    &
3917                          nest_offl%u_right,                                   &
3918                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3919                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3920                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3921                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),                &
3922                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),            &
3923                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3924                          .TRUE. )                                             
3925     
3926       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                    &
3927                          nest_offl%v_right,                                   &
3928                          MERGE( nysv, 1, bc_dirichlet_r),                     &
3929                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3930                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3931                          MERGE( nyn-nysv+1, 0, bc_dirichlet_r),               &
3932                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),            &
3933                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3934                          .TRUE. )                                             
3935
3936       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                    &
3937                          nest_offl%w_right,                                   &
3938                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3939                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3940                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3941                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),                &
3942                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_r),            &
3943                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3944                          .TRUE. )   
3945
3946       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3947          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',                &
3948                             nest_offl%pt_right,                               &
3949                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3950                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3951                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),      &
3952                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),             &
3953                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),         &
3954                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                     &
3955                             .TRUE. )
3956       ENDIF
3957
3958       IF ( humidity )  THEN
3959          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',                &
3960                             nest_offl%q_right,                                &
3961                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3962                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3963                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),      &
3964                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),             &
3965                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),         &
3966                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                     &
3967                             .TRUE. )
3968       ENDIF
3969       
3970       IF ( air_chemistry )  THEN
3971          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_r, 1)
3972             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3973                                   nest_offl%var_names_chem_r(n) ) )  THEN     
3974                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3975                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_r(n) ),              &
3976                           nest_offl%chem_right(:,:,:,n),                      &
3977                           MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                   &
3978                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                   &
3979                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),        &
3980                           MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),               &
3981                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),           &
3982                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                       &
3983                           .TRUE. )
3984                nest_offl%chem_from_file_r(n) = .TRUE.
3985             ENDIF
3986          ENDDO
3987       ENDIF
3988!
3989!--    Read data for northern boundary
3990       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                    & ! array to be read
3991                          nest_offl%u_north,                                   & ! start index x direction
3992                          MERGE( nxlu, 1, bc_dirichlet_n ),                    & ! start index z direction
3993                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3994                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3995                          MERGE( nxr-nxlu+1, 0, bc_dirichlet_n ),              & ! number of elements alogn z
3996                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3997                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3998                          .TRUE. )                                             
3999                                                                               
4000       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                    & ! array to be read
4001                          nest_offl%v_north,                                   & ! start index x direction
4002                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index z direction
4003                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
4004                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
4005                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),               & ! number of elements alogn z
4006                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
4007                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
4008                          .TRUE. )                                             
4009                                                                               
4010       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                    & ! array to be read
4011                          nest_offl%w_north,                                   & ! start index x direction
4012                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index z direction
4013                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
4014                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
4015                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),               & ! number of elements alogn z
4016                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
4017                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
4018                          .TRUE. )                                             
4019                                                                               
4020       IF ( .NOT. neutral )  THEN                                             
4021          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',                & ! array to be read
4022                             nest_offl%pt_north,                               & ! start index x direction
4023                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index z direction
4024                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index time dimension
4025                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),     & ! number of elements along x
4026                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),            & ! number of elements alogn z
4027                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),        & ! number of time steps (2 or 0)
4028                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
4029                             .TRUE. )                                             
4030       ENDIF                                                                   
4031       IF ( humidity )  THEN                                                   
4032          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',                & ! array to be read
4033                             nest_offl%q_north,                                & ! start index x direction
4034                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index z direction
4035                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index time dimension
4036                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),     & ! number of elements along x
4037                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),            & ! number of elements alogn z
4038                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),        & ! number of time steps (2 or 0)
4039                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
4040                             .TRUE. )                                             
4041       ENDIF                                                                   
4042                                                                               
4043       IF ( air_chemistry )  THEN                                             
4044          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_n, 1)                     
4045             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
4046                                   nest_offl%var_names_chem_n(n) ) )  THEN     
4047                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
4048                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_n(n) ),              &
4049                           nest_offl%chem_north(:,:,:,n),                      &
4050                           MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                  &
4051                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                  &
4052                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),       &
4053                           MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),              &
4054                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),          &
4055                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                      &
4056                           .TRUE. )
4057                nest_offl%chem_from_file_n(n) = .TRUE.
4058             ENDIF
4059          ENDDO
4060       ENDIF
4061!
4062!--    Read data for southern boundary
4063       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                    & ! array to be read
4064                          nest_offl%u_south,                                   & ! start index x direction
4065                          MERGE( nxlu, 1, bc_dirichlet_s ),                    & ! start index z direction
4066                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
4067                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
4068                          MERGE( nxr-nxlu+1, 0, bc_dirichlet_s ),              & ! number of elements alogn z
4069                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
4070                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
4071                          .TRUE. )                                             
4072                                                                               
4073       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                    & ! array to be read
4074                          nest_offl%v_south,                                   & ! start index x direction
4075                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index z direction
4076                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
4077                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
4078                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),               & ! number of elements alogn z
4079                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
4080                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
4081                          .TRUE. )                                             
4082                                                                               
4083       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                    & ! array to be read
4084                          nest_offl%w_south,                                   & ! start index x direction
4085                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index z direction
4086                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
4087                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
4088                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),               & ! number of elements alogn z
4089                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
4090                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
4091                          .TRUE. )                                             
4092                                                                               
4093       IF ( .NOT. neutral )  THEN                                             
4094          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',                & ! array to be read
4095                             nest_offl%pt_south,                               & ! start index x direction
4096                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index z direction
4097                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index time dimension
4098                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),     & ! number of elements along x
4099                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),            & ! number of elements alogn z
4100                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),        & ! number of time steps (2 or 0)
4101                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
4102                             .TRUE. )                                             
4103       ENDIF                                                                   
4104       IF ( humidity )  THEN                                                   
4105          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',                & ! array to be read
4106                             nest_offl%q_south,                                & ! start index x direction
4107                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index z direction
4108                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index time dimension
4109                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),     & ! number of elements along x
4110                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),            & ! number of elements alogn z
4111                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),        & ! number of time steps (2 or 0)
4112                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
4113                             .TRUE. )                                             
4114       ENDIF                                                                   
4115                                                                               
4116       IF ( air_chemistry )  THEN                                             
4117          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_s, 1)                     
4118             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
4119                                   nest_offl%var_names_chem_s(n) ) )  THEN     
4120                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
4121                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_s(n) ),              &
4122                           nest_offl%chem_south(:,:,:,n),                      &
4123                           MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                  &
4124                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                  &
4125                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),       &
4126                           MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),              &
4127                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),          &
4128                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                      &
4129                           .TRUE. )
4130                nest_offl%chem_from_file_s(n) = .TRUE.
4131             ENDIF
4132          ENDDO
4133       ENDIF
4134!
4135!--    Top boundary
4136       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
4137                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
4138                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
4139                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4140
4141       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
4142                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
4143                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
4144                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
4145                             
4146       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
4147                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
4148                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
4149                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4150                             
4151       IF ( .NOT. neutral )  THEN
4152          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
4153                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
4154                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
4155                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4156       ENDIF
4157       IF ( humidity )  THEN
4158          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
4159                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
4160                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
4161                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4162       ENDIF
4163       
4164       IF ( air_chemistry )  THEN
4165          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_t, 1)
4166             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
4167                                   nest_offl%var_names_chem_t(n) ) )  THEN     
4168                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
4169                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_t(n) ),           &
4170                              nest_offl%chem_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,n),       &
4171                              nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                  &
4172                              nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
4173                nest_offl%chem_from_file_t(n) = .TRUE.
4174             ENDIF
4175          ENDDO
4176       ENDIF
4177
4178!
4179!--    Close input file
4180       CALL close_input_file( id_dynamic )
4181#endif
4182!
4183!--    End of CPU measurement
4184       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
4185
4186    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
4187
4188
4189!------------------------------------------------------------------------------!
4190! Description:
4191! ------------
4192!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
4193!------------------------------------------------------------------------------!
4194    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
4195
4196       USE control_parameters,                                                 &
4197           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
4198
4199       IMPLICIT NONE
4200
4201!
4202!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
4203       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
4204          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
4205                            'input file ' //                                   &
4206                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
4207          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
4208       ENDIF
4209!
4210!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
4211!--    prescribed.
4212       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
4213            INDEX( initializing_actions, 'inifor' ) /= 0 )  THEN
4214          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
4215                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
4216                           TRIM( coupling_char )
4217          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
4218       ENDIF
4219
4220    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
4221
4222!------------------------------------------------------------------------------!
4223! Description:
4224! ------------
4225!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
4226!------------------------------------------------------------------------------!
4227    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4228
4229       USE arrays_3d,                                                          &
4230           ONLY:  zu
4231
4232       USE control_parameters,                                                 &
4233           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
4234
4235       USE indices,                                                            &
4236           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys, wall_flags_0
4237
4238       IMPLICIT NONE
4239
4240       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
4241       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
4242       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
4243
4244       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
4245
4246!
4247!--    Return if no static input file is available
4248       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
4249!
4250!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
4251       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4252          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
4253             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
4254             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
4255          ENDIF
4256       ENDIF
4257!
4258!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
4259!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
4260!--    systems might be implemented later.
4261!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
4262       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
4263          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4264                           'allowed to have missing data'
4265          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
4266       ENDIF
4267!
4268!--    Check for negative terrain heights
4269       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
4270          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4271                           'allowed to have negative values'
4272          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
4273       ENDIF
4274!
4275!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
4276!--    to numeric grid.
4277       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4278          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4279             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
4280                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
4281                                 'data points along the vertical coordinate.'
4282                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
4283             ENDIF
4284
4285             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
4286                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
4287                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
4288                                 'coordinate do not match numeric grid.'
4289                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, myid, 6, 0 )
4290             ENDIF
4291          ENDIF
4292       ENDIF
4293
4294!
4295!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
4296!--    if no urban surface and land surface model are applied.
4297       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
4298!
4299!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
4300!--    static input file is used.
4301       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
4302              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
4303              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
4304              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
4305             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
4306          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
4307                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
4308                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
4309                           'soil_type and water_type are '//                   &
4310                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
4311                           'also building_type is required'
4312          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
4313       ENDIF
4314!
4315!--    Check for general availability of input variables.
4316!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
4317!--    root_area_dens_s are required.
4318       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4319          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
4320             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
4321                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4322                                 'vegetation_pars is required'
4323                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
4324             ENDIF
4325             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
4326                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4327                                 'root_area_dens_s is required'
4328                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
4329             ENDIF
4330          ENDIF
4331       ENDIF
4332!
4333!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
4334       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4335          check_passed = .TRUE.
4336          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4337             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
4338                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4339             ENDIF
4340          ELSE
4341             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
4342                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4343             ENDIF
4344          ENDIF
4345          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4346             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
4347                              'soil_pars is required'
4348             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
4349          ENDIF
4350       ENDIF
4351!
4352!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
4353       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
4354          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
4355                           'is required'
4356          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, myid, 6, 0 )
4357       ENDIF
4358!
4359!--    Buildings require an ID.
4360       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
4361          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
4362                           'is required'
4363          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, myid, 6, 0 )
4364       ENDIF
4365!
4366!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
4367       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4368          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
4369             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
4370                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
4371                                 'building_pars is required'
4372                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
4373             ENDIF
4374          ENDIF
4375       ENDIF
4376!
4377!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
4378!--    filtering algorithm).
4379       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
4380       THEN
4381          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
4382                           'is required'
4383          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
4384       ENDIF       
4385!
4386!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
4387       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4388          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
4389             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
4390                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
4391                                 'albedo_pars is required'
4392                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
4393             ENDIF
4394          ENDIF
4395       ENDIF
4396!
4397!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
4398       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4399          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4400             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
4401                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4402                                 'pavement_pars is required'
4403                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
4404             ENDIF
4405          ENDIF
4406       ENDIF
4407!
4408!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
4409!--    is required.
4410       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4411          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4412             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
4413                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4414                                 'pavement_subsurface_pars is required'
4415                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4416             ENDIF
4417          ENDIF
4418       ENDIF
4419!
4420!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4421       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4422          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4423             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4424                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4425                                 'water_pars is required'
4426                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4427             ENDIF
4428          ENDIF
4429       ENDIF
4430!
4431!--    Check for local consistency of the input data.
4432       DO  i = nxl, nxr
4433          DO  j = nys, nyn
4434!
4435!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4436!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4437!--          must be set to a non­missing value.
4438             IF ( land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
4439                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4440                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4441                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4442                   WRITE( message_string, * )                                  &
4443                                    'At least one of the parameters '//        &
4444                                    'vegetation_type, pavement_type, '     //  &
4445                                    'or water_type must be set '//             &
4446                                    'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4447                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4448                ENDIF
4449             ELSEIF ( land_surface  .AND.  urban_surface )  THEN
4450                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4451                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4452                     building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.&
4453                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4454                   WRITE( message_string, * )                                  &
4455                                 'At least one of the parameters '//           &
4456                                 'vegetation_type, pavement_type, '  //        &
4457                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4458                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4459                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4460                ENDIF
4461             ENDIF
4462               
4463!
4464!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4465!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4466             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4467                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4468                check_passed = .TRUE.
4469                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4470                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4471                      check_passed = .FALSE.
4472                ELSE
4473                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4474                      check_passed = .FALSE.
4475                ENDIF
4476
4477                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4478                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4479                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4480                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4481                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4482                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4483                ENDIF
4484             ENDIF
4485!
4486!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4487!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4488!--          be larger than 1.
4489             n_surf = 0
4490             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4491                n_surf = n_surf + 1
4492             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4493                n_surf = n_surf + 1
4494             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4495                n_surf = n_surf + 1
4496
4497             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4498                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4499                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4500                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4501                                 'must be provided.'
4502                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4503                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4504                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4505                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4506                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4507                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4508                                 'must be provided.'
4509                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4510                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4511                ENDIF
4512             ENDIF
4513!
4514!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4515!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4516!--          etc..
4517             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4518!
4519!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4520                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4521                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4522                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4523                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4524                ENDIF
4525!
4526!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4527!--             this type is set.
4528                IF (                                                           &
4529                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
4530                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
4531                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
4532                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4533                  )  .OR.                                                      &
4534                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
4535                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
4536                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
4537                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4538                  )  .OR.                                                      &
4539                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
4540                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
4541                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
4542                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4543                  ) )  THEN
4544                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4545                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4546                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4547                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4548                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
4549                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4550                ENDIF
4551!
4552!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
4553!--             if this type is not set.
4554                IF (                                                           &
4555                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4556                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
4557                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
4558                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4559                  )  .OR.                                                      &
4560                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
4561                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
4562                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
4563                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4564                  )  .OR.                                                      &
4565                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
4566                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
4567                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
4568                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4569                  ) )  THEN
4570                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4571                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4572                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
4573                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
4574                             'given type.'
4575                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
4576                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4577                ENDIF
4578             ENDIF
4579!
4580!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
4581!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
4582!--          vegetation_type can be overwritten.
4583             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4584                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4585                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
4586                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
4587                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
4588                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
4589                                       'this location must be set.'
4590                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
4591                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4592                   ENDIF
4593                ENDIF
4594             ENDIF
4595!
4596!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
4597!--          be set.
4598             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4599                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4600                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
4601                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
4602                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
4603                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
4604                                       'must be set at this location.'
4605                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
4606                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4607                   ENDIF
4608                ENDIF
4609             ENDIF
4610!
4611!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
4612!--          must be set.
4613             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4614                check_passed = .TRUE.
4615                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4616                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
4617                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4618                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4619                   ENDIF
4620                ELSE
4621                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
4622                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4623                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4624                   ENDIF
4625                ENDIF
4626                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4627                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
4628                                    'soil_pars at this location must be set.'
4629                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
4630                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4631                ENDIF
4632             ENDIF
4633
4634!
4635!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
4636!--          must be set.
4637             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4638                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4639                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4640                             building_pars_f%fill ) )  THEN
4641                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
4642                                       'parameters of building_pars at this '//&
4643                                       'location must be set.'
4644                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
4645                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4646                   ENDIF
4647                ENDIF
4648             ENDIF
4649!
4650!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
4651!--          Please note, buildings are already processed and filtered.
4652!--          For this reason, consistency checks are based on wall_flags_0
4653!--          rather than buildings_f (buildings are represented by bit 6 in
4654!--          wall_flags_0).
4655             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
4656                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4657                     building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill  .OR.    &
4658               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4659                     building_type_f%var(j,i) /= building_type_f%fill )  THEN
4660                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //      &
4661                                   'building is set requires a type ' //       &
4662                                   '( and vice versa ) in case the ' //        &
4663                                   'urban-surface model is applied. ' //       &
4664                                   'i, j = ', i, j
4665                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',            &
4666                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4667                ENDIF
4668             ENDIF
4669!
4670!--          Check if at each location where a building is present also an ID
4671!--          is set and vice versa.
4672             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4673                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4674                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill  .OR.       &
4675               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4676                     building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
4677                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //     &
4678                                   'building is set requires an ID ' //       &
4679                                   '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4680                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',           &
4681                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4682                ENDIF
4683             ENDIF
4684!
4685!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
4686             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4687                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4688                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4689                   WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '//   &
4690                                              'requires an ID.', i, j
4691                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',           &
4692                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4693                ENDIF
4694             ENDIF
4695!
4696!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
4697!--          must be set.
4698             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4699                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4700                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
4701                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
4702                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
4703                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
4704                                       'location must be set.'
4705                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
4706                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4707                   ENDIF
4708                ENDIF
4709             ENDIF
4710
4711!
4712!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
4713!--          of pavement_pars must be set at this location.
4714             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4715                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4716                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4717                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
4718                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4719                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
4720                                       'location must be set.'
4721                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
4722                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4723                   ENDIF
4724                ENDIF
4725             ENDIF
4726!
4727!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
4728!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
4729!--          location.
4730             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4731                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4732                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
4733                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
4734                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4735                                       'parameters of '                  //    &
4736                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
4737                                       'location must be set.'
4738                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
4739                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4740                   ENDIF
4741                ENDIF
4742             ENDIF
4743
4744!
4745!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
4746!--          must be set  at this location.
4747             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4748                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4749                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
4750                             water_pars_f%fill ) )  THEN
4751                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
4752                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
4753                                       'location must be set.'
4754                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
4755                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4756                   ENDIF
4757                ENDIF
4758             ENDIF
4759
4760          ENDDO
4761       ENDDO
4762
4763    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4764
4765!------------------------------------------------------------------------------!
4766! Description:
4767! ------------
4768!> Resize 8-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4769!------------------------------------------------------------------------------!
4770    SUBROUTINE resize_array_2d_int8( var, js, je, is, ie )
4771   
4772       IMPLICIT NONE
4773
4774       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4775       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4776       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4777       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4778       
4779       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4780       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4781!
4782!--    Allocate temporary variable
4783       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4784!
4785!--    Temporary copy of the variable
4786       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4787!
4788!--    Resize the array
4789       DEALLOCATE( var )
4790       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4791!
4792!--    Transfer temporary copy back to original array
4793       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4794
4795    END SUBROUTINE resize_array_2d_int8
4796   
4797!------------------------------------------------------------------------------!
4798! Description:
4799! ------------
4800!> Resize 32-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4801!------------------------------------------------------------------------------!
4802    SUBROUTINE resize_array_2d_int32( var, js, je, is, ie )
4803
4804       IMPLICIT NONE
4805       
4806       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4807       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4808       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4809       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4810
4811       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4812       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4813!
4814!--    Allocate temporary variable
4815       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4816!
4817!--    Temporary copy of the variable
4818       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4819!
4820!--    Resize the array
4821       DEALLOCATE( var )
4822       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4823!
4824!--    Transfer temporary copy back to original array
4825       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4826
4827    END SUBROUTINE resize_array_2d_int32
4828   
4829!------------------------------------------------------------------------------!
4830! Description:
4831! ------------
4832!> Resize 8-bit 3D Integer array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4833!------------------------------------------------------------------------------!
4834    SUBROUTINE resize_array_3d_int8( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4835
4836       IMPLICIT NONE
4837
4838       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4839       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4840       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4841       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4842       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4843       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4844       
4845       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4846       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4847!
4848!--    Allocate temporary variable
4849       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4850!
4851!--    Temporary copy of the variable
4852       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4853!
4854!--    Resize the array
4855       DEALLOCATE( var )
4856       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4857!
4858!--    Transfer temporary copy back to original array
4859       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4860
4861    END SUBROUTINE resize_array_3d_int8
4862   
4863!------------------------------------------------------------------------------!
4864! Description:
4865! ------------
4866!> Resize 3D Real array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4867!------------------------------------------------------------------------------!
4868    SUBROUTINE resize_array_3d_real( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4869
4870       IMPLICIT NONE
4871
4872       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4873       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4874       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4875       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4876       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4877       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4878       
4879       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4880       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4881!
4882!--    Allocate temporary variable
4883       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4884!
4885!--    Temporary copy of the variable
4886       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4887!
4888!--    Resize the array
4889       DEALLOCATE( var )
4890       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4891!
4892!--    Transfer temporary copy back to original array
4893       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4894
4895    END SUBROUTINE resize_array_3d_real
4896   
4897!------------------------------------------------------------------------------!
4898! Description:
4899! ------------
4900!> Resize 4D Real array: (:,:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4901!------------------------------------------------------------------------------!
4902    SUBROUTINE resize_array_4d_real( var, k1s, k1e, k2s, k2e, js, je, is, ie )
4903
4904       IMPLICIT NONE
4905       
4906       INTEGER(iwp) ::  je  !< upper index bound along y direction
4907       INTEGER(iwp) ::  js  !< lower index bound along y direction
4908       INTEGER(iwp) ::  ie  !< upper index bound along x direction
4909       INTEGER(iwp) ::  is  !< lower index bound along x direction
4910       INTEGER(iwp) ::  k1e !< upper bound of treated array in z-direction 
4911       INTEGER(iwp) ::  k1s !< lower bound of treated array in z-direction
4912       INTEGER(iwp) ::  k2e !< upper bound of treated array along parameter space 
4913       INTEGER(iwp) ::  k2s !< lower bound of treated array along parameter space 
4914       
4915       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4916       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4917!
4918!--    Allocate temporary variable
4919       ALLOCATE( var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4920!
4921!--    Temporary copy of the variable
4922       var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4923!
4924!--    Resize the array
4925       DEALLOCATE( var )
4926       ALLOCATE( var(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4927!
4928!--    Transfer temporary copy back to original array
4929       var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4930
4931    END SUBROUTINE resize_array_4d_real
4932   
4933!------------------------------------------------------------------------------!
4934! Description:
4935! ------------
4936!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
4937!------------------------------------------------------------------------------!
4938    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
4939
4940       IMPLICIT NONE
4941
4942       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4943       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4944       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4945       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4946
4947       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4948       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4949       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4950       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4951
4952
4953       kl = LBOUND(var,1)
4954       ku = UBOUND(var,1)
4955       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4956
4957       DO  k = kl, ku
4958
4959          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4960
4961          IF ( kk < ku )  THEN
4962             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4963                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
4964                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
4965                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
4966                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4967
4968             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4969                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
4970                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
4971