source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 4180

Last change on this file since 4180 was 4180, checked in by scharf, 2 years ago

removed comments in 'Former revisions' section that are older than 01.01.2019

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 302.1 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 4180 2019-08-21 14:37:54Z scharf $
27! Implement input of external radiation forcing. Therefore, provide public
28! subroutines and variables.
29!
30! 4150 2019-08-08 20:00:47Z suehring
31! Some variables are given the public attribute, in order to call netcdf input
32! from single routines
33!
34! 4125 2019-07-29 13:31:44Z suehring
35! To enable netcdf-parallel access for lateral boundary data (dynamic input),
36! zero number of elements are passed to the respective get_variable routine
37! for non-boundary cores.
38!
39! 4100 2019-07-17 08:11:29Z forkel
40! Made check for input_pids_dynamic and 'inifor' more general
41!
42! 4012 2019-05-31 15:19:05Z monakurppa
43!
44! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
45! Remove single location message
46!
47! 3976 2019-05-15 11:02:34Z hellstea
48! Remove unused variables from last commit
49!
50! 3969 2019-05-13 12:14:33Z suehring
51! - clean-up index notations for emission_values to eliminate magic numbers
52! - introduce temporary variable dum_var_5d as well as subroutines
53!   get_var_5d_real and get_var_5d_real_dynamic
54! - remove emission-specific code in generic get_variable routines
55! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data change netCDF LOD 1
56!   (default) emission_values to the following index order:
57!   z, y, x, species, category
58! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data
59!   changed netCDF LOD 2 pre-processed emission_values to the following index
60!   order: time, z, y, x, species
61! - in type chem_emis_att_type replace nspec with n_emiss_species
62!   but retained nspec for backward compatibility with salsa_mod. (E.C. Chan)
63!
64! 3961 2019-05-08 16:12:31Z suehring
65! Revise checks for building IDs and types
66!
67! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
68! Temporarily disabled some (faulty) checks for static driver.
69!
70! 3942 2019-04-30 13:08:30Z kanani
71! Fix: increase LEN of all NetCDF attribute values (caused crash in
72! netcdf_create_global_atts due to insufficient length)
73!
74! 3941 2019-04-30 09:48:33Z suehring
75! Move check for grid dimension to an earlier point in time when first array
76! is read.
77! Improve checks for building types / IDs with respect to 2D/3D buildings.
78!
79! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
80! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
81! of additional debug messages
82!
83! 3864 2019-04-05 09:01:56Z monakurppa
84! get_variable_4d_to_3d_real modified to enable read in data of type
85! data(t,y,x,n) one timestep at a time + some routines made public
86!
87! 3855 2019-04-03 10:00:59Z suehring
88! Typo removed
89!
90! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
91! Bugfix in one of the checks. Typo removed.
92!
93! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
94! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
95! initialization of chemistry via dynamic input file.
96!
97! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
98! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
99!
100! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
101! unused variables removed
102!
103!
104! Description:
105! ------------
106!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
107!> standart using dynamic and static input files.
108!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting
109!>         according to standard!!! (ecc/done)
110!> @todo - Order input alphabetically
111!> @todo - Revise error messages and error numbers
112!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
113!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
114!>         (ecc/what are they?)
115!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
116!> @todo - remove z dimension from default_emission_data nad preproc_emission_data
117!          and correpsonding subroutines get_var_5d_real and get_var_5d_dynamic (ecc)
118!> @todo - decpreciate chem_emis_att_type@nspec (ecc)
119!> @todo - depreciate subroutines get_variable_4d_to_3d_real and
120!>         get_variable_5d_to_4d_real (ecc)
121!> @todo - introduce useful debug_message(s)
122!------------------------------------------------------------------------------!
123 MODULE netcdf_data_input_mod
124
125    USE control_parameters,                                                    &
126        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
127
128    USE cpulog,                                                                &
129        ONLY:  cpu_log, log_point_s
130
131    USE indices,                                                               &
132        ONLY:  nbgp
133
134    USE kinds
135
136#if defined ( __netcdf )
137    USE NETCDF
138#endif
139
140    USE pegrid
141
142    USE surface_mod,                                                           &
143        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
144!
145!-- Define type for dimensions.
146    TYPE dims_xy
147       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
148       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
149       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
150       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
151       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
152       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
153    END TYPE dims_xy
154!
155!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
156!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
157    TYPE nest_offl_type
158
159       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring for variables at left boundary
160       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring for variables at north boundary 
161       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring for variables at right boundary 
162       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring for variables at south boundary
163       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring for variables at top boundary
164
165       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names         !< list of variable in dynamic input file
166       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_l  !< names of mesoscale nested chemistry variables at left boundary
167       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_n  !< names of mesoscale nested chemistry variables at north boundary
168       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_r  !< names of mesoscale nested chemistry variables at right boundary
169       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_s  !< names of mesoscale nested chemistry variables at south boundary
170       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_t  !< names of mesoscale nested chemistry variables at top boundary
171
172       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
173       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
174       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
175       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
176       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
177
178       LOGICAL      ::  init         = .FALSE. !< flag indicating that offline nesting is already initialized
179
180       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_l !< flags inidicating whether left boundary data for chemistry is in dynamic input file 
181       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_n !< flags inidicating whether north boundary data for chemistry is in dynamic input file
182       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_r !< flags inidicating whether right boundary data for chemistry is in dynamic input file
183       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_s !< flags inidicating whether south boundary data for chemistry is in dynamic input file
184       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_t !< flags inidicating whether top boundary data for chemistry is in dynamic input file
185
186       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
187       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
188       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
189       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
190
191       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
192       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
193
194       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
195       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
196       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
197       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
198       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
199
200       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
201       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
202       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
203       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
204       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
205
206       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
207       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
208       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
209       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
210       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
211
212       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
213       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
214       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
215       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
216       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
217
218       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
219       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
220       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
221       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
222       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
223       
224       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_left   !< chemical species at left boundary
225       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_north  !< chemical species at left boundary
226       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_right  !< chemical species at left boundary
227       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_south  !< chemical species at left boundary
228       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_top    !< chemical species at left boundary
229
230    END TYPE nest_offl_type
231
232    TYPE init_type
233
234       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
235       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
236       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
237
238       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
239       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
240       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
241       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
242       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
243       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
244       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
245       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
246       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
247       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
248       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
249       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
250       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
251       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
252       
253       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
254
255       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
256       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
257       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
258       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
259       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
260       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
261       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
262       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
263       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
264       
265       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
266
267       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
268       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
269       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
270       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
271       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
272       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
273       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
274       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
275       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
276       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
277       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
278       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
279       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
280
281       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
282       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
283       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
284       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
285       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
286       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
287       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
288       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
289       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
290       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
291       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
292       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
293       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
294       
295       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
296
297
298       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
299       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
300
301    END TYPE init_type
302
303!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
304    TYPE chem_emis_att_type
305
306       !-DIMENSIONS
307       
308       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0            !< no of chem species provided in emission_values
309       INTEGER(iwp)                                 :: n_emiss_species=0  !< no of chem species provided in emission_values
310                                                                          !< same function as nspec, which will be depreciated (ecc)
311                                                                                 
312       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0             !< number of emission categories
313       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0             !< number of VOC components
314       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0              !< number of PM components
315       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2             !< number of NOx components: NO and NO2
316       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2             !< number of SOX components: SO and SO4
317       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear         !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
318                                                                          !< of the default mode
319       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour      !< number of month days and hours in the MDH mode
320                                                                          !< of the default mode
321       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission        !< Number of emissions timesteps for one year
322                                                                          !< in the pre-processed emissions case
323       !-- 1d emission input variables
324       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name       !< Names of PM components
325       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name      !< Emission category names
326       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name  !< Names of emission chemical species
327       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name      !< Names of VOCs components
328       CHARACTER (LEN=25)                           :: units         !< Units
329
330       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour         !< indices for assigning emission values at different timesteps
331       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index      !< Indices for emission categories
332       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index  !< Indices for emission chem species
333
334       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm             !< Molecular masses of emission chem species
335
336       !-- 2d emission input variables
337       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor  !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
338       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor     !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
339       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                 !< Composition of NO and NO2
340       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                 !< Composition of SO2 and SO4
341       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                 !< Composition of VOC components (not fixed)
342
343       !-- 3d emission input variables
344       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                  !< Composition of PM components (not fixed)
345 
346    END TYPE chem_emis_att_type
347
348
349!-- Data type for the values of chemistry emissions
350    TYPE chem_emis_val_type
351
352       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)     :: stack_height           !< stack height (ecc / to be implemented)
353       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)    :: default_emission_data  !< Emission input values for LOD1 (DEFAULT mode)
354       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)  :: preproc_emission_data  !< Emission input values for LOD2 (PRE-PROCESSED mode)
355
356    END TYPE chem_emis_val_type
357
358!
359!-- Define data structures for different input data types.
360!-- 8-bit Integer 2D
361    TYPE int_2d_8bit
362       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
363       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
364
365       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
366    END TYPE int_2d_8bit
367!
368!-- 8-bit Integer 3D
369    TYPE int_3d_8bit
370       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
371       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
372
373       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
374    END TYPE int_3d_8bit
375!
376!-- 32-bit Integer 2D
377    TYPE int_2d_32bit
378       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
379       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
380
381       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
382    END TYPE int_2d_32bit
383!
384!-- Define data type to read 1D real variables
385    TYPE real_1d
386       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
387
388       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
389       
390       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var     !< respective variable
391    END TYPE real_1d   
392!
393!-- Define data type to read 2D real variables
394    TYPE real_2d
395       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
396
397       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
398       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
399    END TYPE real_2d
400
401!
402!-- Define data type to read 3D real variables
403    TYPE real_3d
404       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
405
406       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
407
408       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
409       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
410    END TYPE real_3d
411!
412!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
413!-- on the given level of detail.
414!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
415    TYPE build_in
416       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
417       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
418       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
419       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
420
421       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
422
423       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
424
425       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
426       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
427    END TYPE build_in
428
429!
430!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
431    TYPE soil_in
432       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
433       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
434       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
435       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
436
437       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
438    END TYPE soil_in
439
440!
441!-- Define data type for fractions between surface types
442    TYPE fracs
443       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
444       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
445
446       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
447
448       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
449       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
450    END TYPE fracs
451!
452!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
453!-- the input is 3D or 4D
454    TYPE pars
455       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
456       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
457       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
458       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
459       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
460
461       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
462
463       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
464       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
465       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
466    END TYPE pars
467!
468!-- Define type for global file attributes
469!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
470!-- attribute.
471    TYPE global_atts_type
472       CHARACTER(LEN=200) ::  acronym = ' '                      !< acronym of institution
473       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
474       CHARACTER(LEN=200) ::  author  = ' '                      !< first name, last name, email adress
475       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
476       CHARACTER(LEN=200) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
477       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
478       CHARACTER(LEN=200) ::  comment = ' '                      !< comment to data
479       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
480       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person = ' '               !< first name, last name, email adress
481       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
482       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
483       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
484       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time = ' '                !< creation time of data set
485       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
486       CHARACTER(LEN=200) ::  data_content = ' '                 !< content of data set
487       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
488       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies = ' '                 !< dependencies of data set
489       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
490       CHARACTER(LEN=200) ::  history = ' '                      !< information about data processing
491       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
492       CHARACTER(LEN=200) ::  institution = ' '                  !< name of responsible institution
493       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
494       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords = ' '                     !< keywords of data set
495       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
496       CHARACTER(LEN=200) ::  licence = ' '                      !< licence of data set
497       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
498       CHARACTER(LEN=200) ::  location = ' '                     !< place which refers to data set
499       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
500       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
501       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
502       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
503       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
504       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
505       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
506       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
507       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
508       CHARACTER(LEN=200) ::  references = ' '                   !< literature referring to data set
509       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
510       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
511       CHARACTER(LEN=200) ::  site = ' '                         !< name of model domain
512       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
513       CHARACTER(LEN=200) ::  source = ' '                       !< source of data set
514       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
515       CHARACTER(LEN=200) ::  title = ' '                        !< title of data set
516       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
517       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
518
519       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
520
521       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
522       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
523       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
524       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
525       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
526       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
527       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
528    END TYPE global_atts_type
529!
530!-- Define type for coordinate reference system (crs)
531    TYPE crs_type
532       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
533       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
534       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
535       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
536
537       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
538       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
539       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
540       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
541       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
542       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
543       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
544       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
545    END TYPE crs_type
546
547!
548!-- Define variables
549    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
550
551    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
552
553    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
554
555    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
556    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
557
558!
559!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
560    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
561    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
562    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
563    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
564    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
565    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
566    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
567!
568!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
569    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
570    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
571!
572!-- Define 2D variables of type NC_INT
573    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
574!
575!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
576    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
577    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
578    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
579!
580!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
581    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
582    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
583    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
584    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
585    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
586    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
587!
588!-- Define input variable for buildings
589    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
590!
591!-- Define input variables for soil_type
592    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
593
594    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
595
596    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
597    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
598    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
599    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
600    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
601    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
602    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
603
604    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
605    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
606
607    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
608
609    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
610
611    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
612    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
613    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
614    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
615    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
616   
617    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
618    CHARACTER(LEN=50), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vars_pids      !< variable in input file
619
620    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
621
622    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
623    INTEGER(iwp) ::  num_var_pids    !< number of variables in file
624    INTEGER(iwp) ::  pids_id         !< file id
625
626    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
627    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
628    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
629    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
630    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
631
632    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
633
634    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
635
636    SAVE
637
638    PRIVATE
639
640    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
641       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
642       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
643       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
644       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
645    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
646
647    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
648       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
649    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
650
651    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
652       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
653    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
654
655    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
656       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
657    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
658   
659    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
660       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
661    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
662
663    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
664       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
665    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
666
667    INTERFACE netcdf_data_input_init
668       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
669    END INTERFACE netcdf_data_input_init
670   
671    INTERFACE netcdf_data_input_att
672       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
673       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
674       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
675       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
676    END INTERFACE netcdf_data_input_att
677
678    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
679       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
680    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
681   
682    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
683       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
684    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
685
686    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
687       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
688    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
689
690    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
691       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
692    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
693
694    INTERFACE netcdf_data_input_var
695       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
696       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
697       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
698    END INTERFACE netcdf_data_input_var
699
700    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
701       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
702    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
703
704    INTERFACE get_variable
705       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
706       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
707       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
708       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
709       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
710       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
711       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
712       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
713       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
714       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
715       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
716       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
717       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real           ! (ecc) temp subroutine 4 reading 5D NC arrays
718       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real_dynamic   ! 2B removed as z is out of emission_values
719       MODULE PROCEDURE get_variable_string
720    END INTERFACE get_variable
721
722    INTERFACE get_variable_pr
723       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
724    END INTERFACE get_variable_pr
725
726    INTERFACE get_attribute
727       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
728       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
729       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
730       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
731    END INTERFACE get_attribute
732
733!
734!-- Public data structures
735    PUBLIC real_1d,                                                            &
736           real_2d
737!
738!-- Public variables
739    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
740           building_id_f, building_pars_f, building_type_f, char_fill,         &
741           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
742           coord_ref_sys,                                                      &
743           init_3d, init_model, input_file_atts,                               &
744           input_file_dynamic,                                                 &
745           input_file_static,                                                  &
746           input_pids_static,                                                  &
747           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
748           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
749           num_var_pids,                                                       &
750           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
751           pids_id,                                                            &
752           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
753           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
754           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
755           vars_pids,                                                          &
756           water_pars_f, water_type_f
757!
758!-- Public uv exposure variables
759    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
760           netcdf_data_input_uvem,                                             &
761           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
762           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
763
764!
765!-- Public subroutines
766    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
767           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
768           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
769           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
770           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
771           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
772           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
773           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
774           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file, &
775           check_existence, inquire_num_variables, inquire_variable_names,     &
776           close_input_file
777
778
779 CONTAINS
780
781!------------------------------------------------------------------------------!
782! Description:
783! ------------
784!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
785!> exist. Moreover, basic checks are performed.
786!------------------------------------------------------------------------------!
787    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
788
789       USE control_parameters,                                                 &
790           ONLY:  topo_no_distinct
791
792       IMPLICIT NONE
793
794#if defined ( __netcdf )
795       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
796                EXIST = input_pids_static  )
797       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
798                EXIST = input_pids_dynamic )
799       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
800                EXIST = input_pids_chem )
801       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
802                EXIST = input_pids_uvem  )
803       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
804                EXIST = input_pids_vm )
805#endif
806
807!
808!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
809!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
810!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
811!--    model are not applied.
812       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
813          topo_no_distinct = .TRUE.
814       ENDIF
815
816    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
817
818!------------------------------------------------------------------------------!
819! Description:
820! ------------
821!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
822!> initialization of the model.
823!------------------------------------------------------------------------------!
824    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
825
826       IMPLICIT NONE
827
828       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
829       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
830
831       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
832
833#if defined ( __netcdf )
834!
835!--    Open file in read-only mode
836       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
837                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
838!
839!--    Read global attributes
840       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
841                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
842
843       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
844                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
845
846       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
847                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
848
849       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
850                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
851
852       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
853                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
854
855       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
856                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
857
858       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
859                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
860
861       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
862                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
863       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
864                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
865       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
866                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
867       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
868                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
869
870       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
871                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
872       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
873                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
874       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
875                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
876
877       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
878                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
879       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
880                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
881       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
882                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
883       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
884                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
885       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
886                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
887!
888!--    Read coordinate reference system if available
889       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
890       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
891          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
892                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
893                              .FALSE., 'crs' )
894          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
895                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
896                              .FALSE., 'crs' )
897          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
898                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
899                              .FALSE., 'crs' )
900          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
901                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
902                              .FALSE., 'crs' )
903          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
904                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
905                              .FALSE., 'crs' )
906          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
907                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
908                              .FALSE., 'crs' )
909          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
910                              coord_ref_sys%long_name,                         &
911                              .FALSE., 'crs' )
912          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
913                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
914                              .FALSE., 'crs' )
915          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
916                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
917                              .FALSE., 'crs' )
918          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
919                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
920                              .FALSE., 'crs' )
921          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
922                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
923                              .FALSE., 'crs' )
924          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
925                              coord_ref_sys%units,                             &
926                              .FALSE., 'crs' )
927       ELSE
928!
929!--       Calculate central meridian from origin_lon
930          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
931             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
932       ENDIF
933!
934!--    Finally, close input file
935       CALL close_input_file( id_mod )
936#endif
937!
938!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
939       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
940       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
941       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
942       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
943       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
944       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
945       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
946           
947!
948!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
949!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
950!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
951!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
952!--    synchronization is required already here.
953#if defined( __parallel )
954       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
955                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
956       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
957                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
958#endif
959
960    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
961   
962!------------------------------------------------------------------------------!
963! Description:
964! ------------
965!> Read an array of characters.
966!------------------------------------------------------------------------------!
967    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
968
969       IMPLICIT NONE
970
971       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
972       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
973       
974       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
975
976#if defined ( __netcdf )
977!
978!--    Read variable
979       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
980#endif           
981
982    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
983   
984!------------------------------------------------------------------------------!
985! Description:
986! ------------
987!> Read an 1D array of REAL values.
988!------------------------------------------------------------------------------!
989    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
990
991       IMPLICIT NONE
992
993       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
994       
995       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
996       
997       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
998
999#if defined ( __netcdf )
1000!
1001!--    Read variable
1002       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1003#endif           
1004
1005    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1006   
1007!------------------------------------------------------------------------------!
1008! Description:
1009! ------------
1010!> Read an 1D array of REAL values.
1011!------------------------------------------------------------------------------!
1012    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1013                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1014
1015       IMPLICIT NONE
1016
1017       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1018       
1019       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1020       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1021       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1022       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1023       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1024       
1025       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1026
1027#if defined ( __netcdf )
1028!
1029!--    Read character variable
1030       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1031#endif           
1032
1033    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1034   
1035!------------------------------------------------------------------------------!
1036! Description:
1037! ------------
1038!> Read a global string attribute
1039!------------------------------------------------------------------------------!
1040    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1041                                             input_file, global, openclose,    &
1042                                             variable_name )
1043
1044       IMPLICIT NONE
1045
1046       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1047       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1048       
1049       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1050       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1051       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1052       
1053       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1054       
1055       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1056
1057#if defined ( __netcdf )
1058!
1059!--    Open file in read-only mode if necessary
1060       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1061          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1062                                  id_mod )
1063       ENDIF
1064!
1065!--    Read global attribute
1066       IF ( global )  THEN
1067          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1068!
1069!--    Read variable attribute
1070       ELSE
1071          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1072       ENDIF
1073!
1074!--    Close input file
1075       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1076#endif           
1077
1078    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1079   
1080!------------------------------------------------------------------------------!
1081! Description:
1082! ------------
1083!> Read a global 8-bit integer attribute
1084!------------------------------------------------------------------------------!
1085    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1086                                           input_file, global, openclose,      &
1087                                           variable_name )
1088
1089       IMPLICIT NONE
1090
1091       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1092       
1093       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1094       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1095       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1096       
1097       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1098       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1099       
1100       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1101
1102#if defined ( __netcdf )
1103!
1104!--    Open file in read-only mode
1105       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1106          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1107                                  id_mod )
1108       ENDIF
1109!
1110!--    Read global attribute
1111       IF ( global )  THEN
1112          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1113!
1114!--    Read variable attribute
1115       ELSE
1116          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1117       ENDIF
1118!
1119!--    Finally, close input file
1120       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1121#endif           
1122
1123    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1124   
1125!------------------------------------------------------------------------------!
1126! Description:
1127! ------------
1128!> Read a global 32-bit integer attribute
1129!------------------------------------------------------------------------------!
1130    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1131                                            input_file, global, openclose,     &
1132                                            variable_name )
1133
1134       IMPLICIT NONE
1135
1136       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1137       
1138       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1139       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1140       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1141       
1142       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1143       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1144       
1145       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1146
1147#if defined ( __netcdf )
1148!
1149!--    Open file in read-only mode
1150       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1151          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1152                                  id_mod )
1153       ENDIF
1154!
1155!--    Read global attribute
1156       IF ( global )  THEN
1157          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1158!
1159!--    Read variable attribute
1160       ELSE
1161          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1162       ENDIF
1163!
1164!--    Finally, close input file
1165       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1166#endif           
1167
1168    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1169   
1170!------------------------------------------------------------------------------!
1171! Description:
1172! ------------
1173!> Read a global real attribute
1174!------------------------------------------------------------------------------!
1175    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1176                                           input_file, global, openclose,      &
1177                                           variable_name )
1178
1179       IMPLICIT NONE
1180
1181       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1182       
1183       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1184       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1185       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1186       
1187       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1188       
1189       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1190       
1191       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1192
1193#if defined ( __netcdf )
1194!
1195!--    Open file in read-only mode
1196       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1197          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1198                                  id_mod )
1199       ENDIF
1200!
1201!--    Read global attribute
1202       IF ( global )  THEN
1203          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1204!
1205!--    Read variable attribute
1206       ELSE
1207          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1208       ENDIF
1209!
1210!--    Finally, close input file
1211       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1212#endif           
1213
1214    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1215
1216!------------------------------------------------------------------------------!
1217! Description:
1218! ------------
1219!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc.
1220!------------------------------------------------------------------------------!
1221
1222    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1223
1224       USE chem_modules,                                       &
1225           ONLY:  emiss_lod, time_fac_type, surface_csflux_name
1226
1227       USE control_parameters,                                 &
1228           ONLY:  message_string
1229
1230       USE indices,                                            &
1231           ONLY:  nxl, nxr, nys, nyn
1232
1233       IMPLICIT NONE
1234
1235       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                             ::  emt_att
1236       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  ::  emt
1237   
1238       INTEGER(iwp)  ::  i, j, k      !< generic counters
1239       INTEGER(iwp)  ::  ispec        !< index for number of emission species in input
1240       INTEGER(iwp)  ::  len_dims     !< Length of dimension
1241       INTEGER(iwp)  ::  num_vars     !< number of variables in netcdf input file
1242
1243!
1244!-- dum_var_4d are designed to read in emission_values from the chemistry netCDF file.
1245!-- Currently the vestigial "z" dimension in emission_values makes it a 5D array,
1246!-- hence the corresponding dum_var_5d array.  When the "z" dimension is removed
1247!-- completely, dum_var_4d will be used instead
1248!-- (ecc 20190425)
1249
1250!       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)    ::  dum_var_4d  !< temp array 4 4D chem emission data
1251       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:,:)  ::  dum_var_5d  !< temp array 4 5D chem emission data
1252
1253!
1254!-- Start processing data
1255!
1256!-- Emission LOD 0 (Parameterized mode)
1257
1258        IF  ( emiss_lod == 0 )  THEN
1259
1260! for reference (ecc)
1261!       IF (TRIM(mode_emis) == "PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis) == "parameterized") THEN
1262
1263           ispec=1
1264           emt_att%n_emiss_species = 0
1265
1266!
1267!-- number of species
1268
1269           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1270
1271             emt_att%n_emiss_species = emt_att%n_emiss_species + 1
1272             ispec=ispec+1
1273!
1274!-- followling line retained for compatibility with salsa_mod
1275!-- which still uses emt_att%nspec heavily (ecc)
1276
1277             emt_att%nspec = emt_att%nspec + 1
1278
1279           ENDDO
1280
1281!
1282!-- allocate emission values data type arrays
1283
1284          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1285
1286!
1287!-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1288
1289!
1290!-- allocate space for strings
1291
1292          ALLOCATE (emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1293 
1294         DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1295            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1296         ENDDO
1297
1298!
1299!-- LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1300
1301       ELSE
1302
1303#if defined ( __netcdf )
1304
1305          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1306
1307!
1308!-- first we allocate memory space for the emission species and then
1309!-- we differentiate between LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1310
1311!
1312!-- open emission data file ( {palmcase}_chemistry )
1313
1314          CALL open_read_file ( TRIM(input_file_chem) // TRIM(coupling_char), id_emis )
1315
1316!
1317!-- inquire number of variables
1318
1319          CALL inquire_num_variables ( id_emis, num_vars )
1320
1321!
1322!-- Get General Dimension Lengths: only # species and # categories.
1323!-- Tther dimensions depend on the emission mode or specific components
1324
1325          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (    &
1326                                 id_emis, emt_att%n_emiss_species, 'nspecies' )
1327
1328!
1329!-- backward compatibility for salsa_mod (ecc)
1330
1331          emt_att%nspec = emt_att%n_emiss_species
1332
1333!
1334!-- Allocate emission values data type arrays
1335
1336          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1337
1338!
1339!-- READING IN SPECIES NAMES
1340
1341!
1342!-- Allocate memory for species names
1343
1344          ALLOCATE ( emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1345
1346!
1347!-- Retrieve variable name (again, should use n_emiss_strlen)
1348
1349          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name',    &
1350                             string_values, emt_att%n_emiss_species )
1351          emt_att%species_name=string_values
1352
1353!
1354!-- dealocate string_values previously allocated in get_variable call
1355
1356          IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1357
1358!
1359!-- READING IN SPECIES INDICES
1360
1361!
1362!-- Allocate memory for species indices
1363
1364          ALLOCATE ( emt_att%species_index(emt_att%n_emiss_species) )
1365
1366!
1367!-- Retrieve variable data
1368
1369          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1370!
1371!-- Now the routine has to distinguish between chemistry emission
1372!-- LOD 1 (DEFAULT mode) and LOD 2 (PRE-PROCESSED mode)
1373
1374!
1375!-- START OF EMISSION LOD 1 (DEFAULT MODE)
1376
1377
1378          IF  ( emiss_lod == 1 )  THEN
1379
1380! for reference (ecc)
1381!          IF (TRIM(mode_emis) == "DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis) == "default") THEN
1382
1383!
1384!-- get number of emission categories
1385
1386             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (           &
1387                                    id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1388
1389!-- READING IN EMISSION CATEGORIES INDICES
1390
1391             ALLOCATE ( emt_att%cat_index(emt_att%ncat) )
1392
1393!
1394!-- Retrieve variable data
1395
1396             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1397
1398
1399!
1400!-- Loop through individual species to get basic information on
1401!-- VOC/PM/NOX/SOX
1402
1403!------------------------------------------------------------------------------
1404!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1405!--        IN LOD1 (DEFAULT MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1406!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1407!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1408!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1409!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1410!--        (ecc 20190424)
1411!------------------------------------------------------------------------------
1412 
1413             DO  ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1414
1415!
1416!-- VOC DATA (name and composition)
1417
1418                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1419                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1420
1421!
1422!-- VOC name
1423                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1424                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1425                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1426                   CALL get_variable ( id_emis,"emission_voc_name",  &
1427                                       string_values, emt_att%nvoc )
1428                   emt_att%voc_name = string_values
1429                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1430
1431!
1432!-- VOC composition
1433
1434                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1435                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1436                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1437
1438                ENDIF  ! VOC
1439
1440!
1441!-- PM DATA (name and composition)
1442
1443                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "PM" .OR.                   &
1444                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "pm")  THEN
1445
1446!
1447!-- PM name
1448
1449                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1450                                          id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1451                   ALLOCATE ( emt_att%pm_name(emt_att%npm) )
1452                   CALL get_variable ( id_emis, "pm_name", string_values, emt_att%npm )
1453                   emt_att%pm_name = string_values
1454                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)     
1455
1456!
1457!-- PM composition (PM1, PM2.5 and PM10)
1458
1459                   len_dims = 3  ! PM1, PM2.5, PM10
1460                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(emt_att%ncat,emt_att%npm,len_dims))
1461                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_pm", emt_att%pm_comp,       &
1462                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%npm, 1, len_dims )
1463
1464                ENDIF  ! PM
1465
1466!
1467!-- NOX (NO and NO2)
1468
1469                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "NOX" .OR.                  &
1470                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "nox" )  THEN
1471
1472                   ALLOCATE ( emt_att%nox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nnox) )
1473                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_nox", emt_att%nox_comp,     &
1474                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nnox )
1475
1476                ENDIF  ! NOX
1477
1478!
1479!-- SOX (SO2 and SO4)
1480
1481                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "SOX" .OR.                  &
1482                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "sox" )  THEN
1483
1484                   ALLOCATE ( emt_att%sox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nsox) )
1485                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_sox", emt_att%sox_comp,     &
1486                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nsox )
1487
1488                ENDIF  ! SOX
1489
1490             ENDDO  ! do ispec
1491
1492!
1493!-- EMISSION TIME SCALING FACTORS (hourly and MDH data)
1494 
1495!     
1496!-- HOUR   
1497             IF  ( TRIM(time_fac_type) == "HOUR" .OR.                        &
1498                   TRIM(time_fac_type) == "hour" )  THEN
1499
1500                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1501                                       id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1502                ALLOCATE ( emt_att%hourly_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nhoursyear) )
1503                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1504                                    emt_att%hourly_emis_time_factor,           &
1505                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nhoursyear )
1506
1507!
1508!-- MDH
1509
1510             ELSE IF  ( TRIM(time_fac_type)  ==  "MDH" .OR.                  &
1511                        TRIM(time_fac_type)  ==  "mdh" )  THEN
1512
1513                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1514                                       id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1515                ALLOCATE ( emt_att%mdh_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nmonthdayhour) )
1516                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1517                                    emt_att%mdh_emis_time_factor,              &
1518                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nmonthdayhour )
1519
1520!
1521!-- ERROR (time factor undefined)
1522
1523             ELSE
1524
1525                message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '  //  &
1526                                 '     !no time-factor type specified!'              //  &
1527                                 'Please specify the value of time_fac_type:'        //  &
1528                                 '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1529                CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1530 
1531
1532             ENDIF  ! time_fac_type
1533
1534!
1535!-- read in default (LOD1) emissions from chemisty netCDF file per species
1536
1537!
1538!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1539!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1540!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1541!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1542
1543             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1544
1545!
1546!-- allocate space for species specific emission values
1547!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1548!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1549!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1550!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1551!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1552!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1553!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1554!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1555
1556                IF ( .NOT. ALLOCATED ( emt(ispec)%default_emission_data ) )  THEN
1557                    ALLOCATE ( emt(ispec)%default_emission_data(emt_att%ncat,nys:nyn+1,nxl:nxr+1) )
1558                ENDIF
1559!
1560!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1561
1562                ALLOCATE ( dum_var_5d(1,nys:nyn,nxl:nxr,1,emt_att%ncat) )
1563!
1564!-- get variable.  be very careful
1565!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1566!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1567!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1568 
1569                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1570                                    1,            ispec, nxl+1,     nys+1,     1,                    &
1571                                    emt_att%ncat, 1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, emt_att%dt_emission,  &
1572                                    .FALSE. )
1573!
1574!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1575!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1576!--        the emission data array to counter said domain offset
1577!--        (ecc 20190417)
1578
1579                DO k = 1, emt_att%ncat
1580                   DO j = nys+1, nyn+1
1581                      DO i = nxl+1, nxr+1
1582                         emt(ispec)%default_emission_data(k,j,i) = dum_var_5d(1,j-1,i-1,1,k)
1583                      ENDDO
1584                   ENDDO
1585                ENDDO
1586
1587                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1588
1589             ENDDO  ! ispec
1590!
1591!-- UNITS
1592
1593             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1594
1595!
1596!-- END DEFAULT MODE
1597
1598
1599!
1600!-- START LOD 2 (PRE-PROCESSED MODE)
1601
1602          ELSE IF  ( emiss_lod == 2 )  THEN
1603
1604! for reference (ecc)
1605!          ELSE IF (TRIM(mode_emis) == "PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis) == "pre-processed") THEN
1606
1607!
1608!-- For LOD 2 only VOC and emission data need be read
1609
1610!------------------------------------------------------------------------------
1611!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1612!--        IN LOD2 (PRE-PROCESSED MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1613!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1614!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1615!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1616!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1617!--        (ecc 20190424)
1618!------------------------------------------------------------------------------
1619
1620             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1621
1622!
1623!-- VOC DATA (name and composition)
1624
1625                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1626                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1627
1628!
1629!-- VOC name
1630                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                         &
1631                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1632                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1633                   CALL get_variable ( id_emis, "emission_voc_name",                     &
1634                                       string_values, emt_att%nvoc)
1635                   emt_att%voc_name = string_values
1636                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1637
1638!
1639!-- VOC composition
1640 
1641                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1642                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1643                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1644                ENDIF  ! VOC
1645 
1646             ENDDO  ! ispec
1647
1648!
1649!-- EMISSION DATA
1650
1651             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                               &
1652                                    id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1653 
1654!
1655!-- read in pre-processed (LOD2) emissions from chemisty netCDF file per species
1656
1657!
1658!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1659!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1660!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1661!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1662
1663             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1664
1665!
1666!-- allocate space for species specific emission values
1667!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1668!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1669!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1670!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1671!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1672!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1673!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1674!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1675
1676                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )  THEN
1677                   ALLOCATE( emt(ispec)%preproc_emission_data(                           &
1678                             emt_att%dt_emission, 1, nys:nyn+1, nxl:nxr+1) )
1679                ENDIF
1680!
1681!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1682
1683                ALLOCATE ( dum_var_5d(emt_att%dt_emission,1,nys:nyn,nxl:nxr,1) )
1684!
1685!-- get variable.  be very careful
1686!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1687!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1688!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1689
1690                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1691                                    ispec, nxl+1,     nys+1,     1, 1,                   &
1692                                    1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 1, emt_att%dt_emission, &
1693                                    .FALSE. )
1694!
1695!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1696!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1697!--        the emission data array to counter said unkonwn offset
1698!--        (ecc 20190417)
1699
1700                DO k = 1, emt_att%dt_emission
1701                   DO j = nys+1, nyn+1
1702                      DO i = nxl+1, nxr+1
1703                         emt(ispec)%preproc_emission_data(k,1,j,i) = dum_var_5d(k,1,j-1,i-1,1)
1704                      ENDDO
1705                   ENDDO
1706                ENDDO
1707
1708                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1709
1710             ENDDO  ! ispec
1711!
1712!-- UNITS
1713
1714             CALL get_attribute ( id_emis, "units", emt_att%units, .FALSE. , "emission_values" )
1715       
1716          ENDIF  ! LOD1 & LOD2 (default and pre-processed mode)
1717
1718          CALL close_input_file (id_emis)
1719
1720#endif
1721
1722       ENDIF ! LOD0 (parameterized mode)
1723
1724    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1725
1726
1727!------------------------------------------------------------------------------!
1728! Description:
1729! ------------
1730!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1731!------------------------------------------------------------------------------!
1732    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1733
1734       USE control_parameters,                                                 &
1735           ONLY:  land_surface, plant_canopy, urban_surface
1736
1737       USE indices,                                                            &
1738           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1739
1740
1741       IMPLICIT NONE
1742
1743       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1744
1745       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1746       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1747       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1748       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1749       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1750
1751!
1752!--    If not static input file is available, skip this routine
1753       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1754!
1755!--    Measure CPU time
1756       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1757!
1758!--    Read plant canopy variables.
1759       IF ( plant_canopy )  THEN
1760#if defined ( __netcdf )
1761!
1762!--       Open file in read-only mode
1763          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1764                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1765!
1766!--       At first, inquire all variable names.
1767!--       This will be used to check whether an optional input variable
1768!--       exist or not.
1769          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1770
1771          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1772          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1773
1774!
1775!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1776          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1777             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1778             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1779                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1780                                 .FALSE., 'lad' )
1781!
1782!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1783             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1784                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1785                                                 'zlad' )
1786!
1787!--          Allocate variable for leaf-area density
1788             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1789                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1790
1791             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1792                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1793                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1794
1795          ELSE
1796             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1797          ENDIF
1798
1799!
1800!--       Read basal area density - resolved vegetation
1801          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1802             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1803             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1804                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1805                                 .FALSE., 'bad' )
1806!
1807!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1808             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1809                                                 basal_area_density_f%nz,      &
1810                                                 'zlad' )
1811!
1812!--          Allocate variable
1813             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1814                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1815
1816             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1817                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1818                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1819          ELSE
1820             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1821          ENDIF
1822
1823!
1824!--       Read root area density - resolved vegetation
1825          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1826             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1827             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1828                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1829                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1830!
1831!--          Inquire number of vertical soil layers
1832             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1833                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
1834                                                  'zsoil' )
1835!
1836!--          Allocate variable
1837             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1838                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1839                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1840
1841             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1842                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1843                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1844                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1845          ELSE
1846             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1847          ENDIF
1848!
1849!--       Finally, close input file
1850          CALL close_input_file( id_surf )
1851#endif
1852       ENDIF
1853!
1854!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1855!--    variables are read from file.
1856       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1857!
1858!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1859!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1860       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1861
1862#if defined ( __netcdf )
1863!
1864!--    Open file in read-only mode
1865       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1866                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1867!
1868!--    Inquire all variable names.
1869!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1870!--    or not.
1871       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1872
1873       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1874       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1875!
1876!--    Read vegetation type and required attributes
1877       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1878          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1879          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1880                              vegetation_type_f%fill,                          &
1881                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1882
1883          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1884
1885          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1886                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1887       ELSE
1888          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1889       ENDIF
1890
1891!
1892!--    Read soil type and required attributes
1893       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1894             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1895!
1896!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1897!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1898!                                      soil_type_f%lod,                  &
1899!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1900          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1901                              soil_type_f%fill,                                &
1902                              .FALSE., 'soil_type' )
1903
1904          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1905
1906             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1907
1908             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1909                                nxl, nxr, nys, nyn )
1910
1911          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1912!
1913!--          Obtain number of soil layers from file.
1914             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
1915                                                          'zsoil' )
1916
1917             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1918
1919             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1920                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1921 
1922          ENDIF
1923       ELSE
1924          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1925       ENDIF
1926
1927!
1928!--    Read pavement type and required attributes
1929       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1930          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1931          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1932                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1933                              'pavement_type' )
1934
1935          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1936
1937          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1938                             nxl, nxr, nys, nyn )
1939       ELSE
1940          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1941       ENDIF
1942
1943!
1944!--    Read water type and required attributes
1945       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1946          water_type_f%from_file = .TRUE.
1947          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1948                              .FALSE., 'water_type' )
1949
1950          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1951
1952          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1953                             nxl, nxr, nys, nyn )
1954
1955       ELSE
1956          water_type_f%from_file = .FALSE.
1957       ENDIF
1958!
1959!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1960       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1961          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1962          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1963                              surface_fraction_f%fill,                         &
1964                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1965!
1966!--       Inquire number of surface fractions
1967          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1968                                                       surface_fraction_f%nf,  &
1969                                                       'nsurface_fraction' )
1970!
1971!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1972          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1973          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1974                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1975!
1976!--       Get dimension of surface fractions
1977          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1978                             surface_fraction_f%nfracs )
1979!
1980!--       Read surface fractions
1981          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1982                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1983                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1984       ELSE
1985          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1986       ENDIF
1987!
1988!--    Read building parameters and related information
1989       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1990          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1991          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1992                              building_pars_f%fill,                            &
1993                              .FALSE., 'building_pars' )
1994!
1995!--       Inquire number of building parameters
1996          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1997                                                       building_pars_f%np,     &
1998                                                       'nbuilding_pars' )
1999!
2000!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
2001          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
2002          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
2003                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2004!
2005!--       Get dimension of building parameters
2006          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
2007                             building_pars_f%pars )
2008!
2009!--       Read building_pars
2010          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
2011                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
2012                             0, building_pars_f%np-1 )
2013       ELSE
2014          building_pars_f%from_file = .FALSE.
2015       ENDIF
2016
2017!
2018!--    Read albedo type and required attributes
2019       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
2020          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
2021          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
2022                              .FALSE.,  'albedo_type' )
2023
2024          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2025         
2026          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
2027                             nxl, nxr, nys, nyn )
2028       ELSE
2029          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
2030       ENDIF
2031!
2032!--    Read albedo parameters and related information
2033       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
2034          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
2035          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
2036                              .FALSE., 'albedo_pars' )
2037!
2038!--       Inquire number of albedo parameters
2039          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2040                                                       albedo_pars_f%np,       &
2041                                                       'nalbedo_pars' )
2042!
2043!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
2044          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
2045          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
2046                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
2047!
2048!--       Get dimension of albedo parameters
2049          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
2050
2051          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
2052                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2053                             0, albedo_pars_f%np-1 )
2054       ELSE
2055          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
2056       ENDIF
2057
2058!
2059!--    Read pavement parameters and related information
2060       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
2061          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
2062          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2063                              pavement_pars_f%fill,                            &
2064                              .FALSE., 'pavement_pars' )
2065!
2066!--       Inquire number of pavement parameters
2067          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2068                                                       pavement_pars_f%np,     &
2069                                                       'npavement_pars' )
2070!
2071!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2072          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
2073          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
2074                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2075!
2076!--       Get dimension of pavement parameters
2077          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
2078
2079          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
2080                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2081                             0, pavement_pars_f%np-1 )
2082       ELSE
2083          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
2084       ENDIF
2085
2086!
2087!--    Read pavement subsurface parameters and related information
2088       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
2089       THEN
2090          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
2091          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2092                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
2093                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2094!
2095!--       Inquire number of parameters
2096          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2097                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
2098                                               'npavement_subsurface_pars' )
2099!
2100!--       Inquire number of soil layers
2101          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2102                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
2103                                                'zsoil' )
2104!
2105!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2106          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2107                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2108          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2109                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2110                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2111                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2112!
2113!--       Get dimension of pavement parameters
2114          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2115                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2116
2117          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2118                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2119                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2120                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2121                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2122       ELSE
2123          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2124       ENDIF
2125
2126
2127!
2128!--    Read vegetation parameters and related information
2129       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2130          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2131          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2132                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2133                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2134!
2135!--       Inquire number of vegetation parameters
2136          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2137                                                       vegetation_pars_f%np,   &
2138                                                       'nvegetation_pars' )
2139!
2140!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2141          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2142          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2143                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2144!
2145!--       Get dimension of the parameters
2146          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2147                             vegetation_pars_f%pars )
2148
2149          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2150                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2151                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2152       ELSE
2153          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2154       ENDIF
2155
2156!
2157!--    Read root parameters/distribution and related information
2158       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2159          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2160          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2161                              soil_pars_f%fill,                                &
2162                              .FALSE., 'soil_pars' )
2163
2164          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2165                              soil_pars_f%lod,                                 &
2166                              .FALSE., 'soil_pars' )
2167
2168!
2169!--       Inquire number of soil parameters
2170          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2171                                                       soil_pars_f%np,         &
2172                                                       'nsoil_pars' )
2173!
2174!--       Read parameters array
2175          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2176          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2177
2178!
2179!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2180!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2181          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2182             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2183                                                          soil_pars_f%nz,      &
2184                                                          'zsoil' )
2185
2186             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2187             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2188
2189          ENDIF
2190
2191!
2192!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2193          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2194             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2195                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2196                 
2197             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2198                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2199
2200          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2201             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2202                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2203                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2204             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2205                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2206                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2207                                0, soil_pars_f%np-1 )
2208
2209          ENDIF
2210       ELSE
2211          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2212       ENDIF
2213
2214!
2215!--    Read water parameters and related information
2216       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2217          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2218          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2219                              water_pars_f%fill,                               &
2220                              .FALSE., 'water_pars' )
2221!
2222!--       Inquire number of water parameters
2223          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2224                                                       water_pars_f%np,        &
2225                                                       'nwater_pars' )
2226!
2227!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2228          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2229          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2230                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2231!
2232!--       Get dimension of water parameters
2233          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2234
2235          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2236                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2237       ELSE
2238          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2239       ENDIF
2240!
2241!--    Read root area density - parametrized vegetation
2242       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2243          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2244          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2245                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2246                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2247!
2248!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2249          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2250                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2251                                                   'zsoil' )
2252          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2253                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2254                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2255
2256!
2257!--       Read root-area density
2258          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2259                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2260                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2261                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2262
2263       ELSE
2264          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2265       ENDIF
2266!
2267!--    Read street type and street crossing
2268       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2269          street_type_f%from_file = .TRUE.
2270          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2271                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2272                              'street_type' )
2273
2274          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2275         
2276          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2277                             nxl, nxr, nys, nyn )
2278       ELSE
2279          street_type_f%from_file = .FALSE.
2280       ENDIF
2281
2282       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2283          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2284          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2285                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2286                              'street_crossing' )
2287
2288          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2289
2290          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2291                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2292
2293       ELSE
2294          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2295       ENDIF
2296!
2297!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2298!--    Will be implemented as soon as they are available.
2299
2300!
2301!--    Finally, close input file
2302       CALL close_input_file( id_surf )
2303#endif
2304!
2305!--    End of CPU measurement
2306       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2307!
2308!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2309!--    variables.
2310       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2311          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2312          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2313                                       nbgp )
2314       ENDIF
2315       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2316          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2317          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2318                                       nbgp )
2319       ENDIF
2320       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2321          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2322          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2323                                       nbgp )
2324       ENDIF
2325       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2326          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2327          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2328                                       nxr, nbgp )
2329       ENDIF
2330       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2331          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2332          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2333                                       nbgp )
2334       ENDIF
2335!
2336!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2337!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2338!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2339!--    2 variables.
2340       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2341       THEN
2342          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2343                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2344          DO  k = 0, nz_soil
2345             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2346                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2347          ENDDO
2348       ENDIF
2349
2350       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2351          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2352                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2353                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2354          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2355             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2356          ENDDO
2357       ENDIF
2358
2359       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2360          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2361                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2362                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2363          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2364             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2365          ENDDO
2366       ENDIF
2367
2368       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2369          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2370                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2371                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2372          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2373             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2374          ENDDO
2375       ENDIF
2376
2377       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2378          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2379                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2380                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2381          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2382             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2383          ENDDO
2384       ENDIF
2385
2386       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2387          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2388                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2389                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2390          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2391             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2392          ENDDO
2393       ENDIF
2394
2395       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2396          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2397                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2398                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2399          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2400             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2401          ENDDO
2402       ENDIF
2403
2404       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2405          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2406                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2407                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2408          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2409             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2410          ENDDO
2411       ENDIF
2412
2413       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2414          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2415         
2416             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2417                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2418                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2419             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2420                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2421             ENDDO
2422             
2423          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2424             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2425                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2426                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2427                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2428
2429             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2430                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2431                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2432                                           nbgp )
2433                ENDDO
2434             ENDDO
2435          ENDIF
2436       ENDIF
2437
2438       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2439          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2440                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2441                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2442                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2443
2444          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2445             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2446                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2447                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2448             ENDDO
2449          ENDDO
2450       ENDIF
2451
2452    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2453
2454!------------------------------------------------------------------------------!
2455! Description:
2456! ------------
2457!> Reads uvem lookup table information.
2458!------------------------------------------------------------------------------!
2459    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2460       
2461       USE indices,                                                            &
2462           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2463
2464       IMPLICIT NONE
2465
2466       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2467
2468
2469       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2470       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2471       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2472       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2473       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2474!
2475!--    Input via uv exposure model lookup table input
2476       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2477
2478#if defined ( __netcdf )
2479!
2480!--       Open file in read-only mode
2481          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2482                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2483!
2484!--       At first, inquire all variable names.
2485!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2486          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2487!
2488!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2489          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2490          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2491!
2492!--       uvem integration
2493          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2494             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2495!
2496!--          Input 2D uvem integration.
2497             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2498             
2499             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2500          ELSE
2501             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2502          ENDIF
2503!
2504!--       uvem irradiance
2505          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2506             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2507!
2508!--          Input 2D uvem irradiance.
2509             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2510             
2511             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2512          ELSE
2513             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2514          ENDIF
2515!
2516!--       uvem porjection areas
2517          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2518             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2519!
2520!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2521             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2522           
2523             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2524          ELSE
2525             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2526          ENDIF
2527!
2528!--       uvem radiance
2529          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2530             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2531!
2532!--          Input 3D uvem radiance
2533             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2534             
2535             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2536          ELSE
2537             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2538          ENDIF
2539!
2540!--       Read building obstruction
2541          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2542             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2543!--          Input 3D uvem building obstruction
2544              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2545              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2546          ELSE
2547             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2548          ENDIF
2549!
2550          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2551             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2552!
2553!--          Input 3D uvem building obstruction
2554             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2555!
2556             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2557                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2558          ELSE
2559             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2560          ENDIF
2561!
2562!--       Close uvem lookup table input file
2563          CALL close_input_file( id_uvem )
2564#else
2565          CONTINUE
2566#endif
2567       ENDIF
2568    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2569
2570!------------------------------------------------------------------------------!
2571! Description:
2572! ------------
2573!> Reads orography and building information.
2574!------------------------------------------------------------------------------!
2575    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2576
2577       USE control_parameters,                                                 &
2578           ONLY:  message_string, topography
2579
2580       USE grid_variables,                                                     &
2581           ONLY:  dx, dy   
2582           
2583       USE indices,                                                            &
2584           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2585
2586
2587       IMPLICIT NONE
2588
2589       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2590
2591
2592       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2593       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2594       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2595       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2596       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2597       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2598
2599       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2600!
2601!--    CPU measurement
2602       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2603
2604!
2605!--    Input via palm-input data standard
2606       IF ( input_pids_static )  THEN
2607#if defined ( __netcdf )
2608!
2609!--       Open file in read-only mode
2610          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2611                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2612!
2613!--       At first, inquire all variable names.
2614!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2615!--       or not.
2616          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2617!
2618!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2619          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2620          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2621!
2622!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2623          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2624          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2625          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2626          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2627          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2628          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2629!
2630!--       Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2631          IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2632             message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' // &
2633                              'x- and/or y-direction ' //                      &
2634                              'do not match the respective model dimension'
2635             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
2636          ENDIF
2637!
2638!--       Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2639!--       grid spacing in the model.
2640          IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.  &
2641               ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
2642             message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' // &
2643                              'in x- and/or y-direction ' //                   &
2644                              'do not match the respective model grid spacing.'
2645             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
2646          ENDIF
2647!
2648!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2649          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2650             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2651             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2652                                 .FALSE., 'zt' )
2653!
2654!--          Input 2D terrain height.
2655             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2656             
2657             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2658                                nxl, nxr, nys, nyn )
2659
2660          ELSE
2661             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2662          ENDIF
2663
2664!
2665!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2666!--       as well as lod attribute
2667          buildings_f%from_file = .FALSE.
2668          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2669             buildings_f%from_file = .TRUE.
2670             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2671                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2672
2673             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2674                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2675
2676!
2677!--          Read 2D buildings
2678             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2679                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2680
2681                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2682                                   buildings_f%var_2d,                         &
2683                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2684             ELSE
2685                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2686                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2687                                 'properly for buildings_2d.'
2688                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2689                               1, 2, 0, 6, 0 )
2690             ENDIF
2691          ENDIF
2692!
2693!--       If available, also read 3D building information. If both are
2694!--       available, use 3D information.
2695          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2696             buildings_f%from_file = .TRUE.
2697             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2698                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2699
2700             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2701                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2702
2703             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2704                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2705!
2706!--          Read 3D buildings
2707             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2708                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2709                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2710
2711                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2712                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2713                buildings_f%var_3d = 0
2714               
2715                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2716                                   buildings_f%var_3d,                         &
2717                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2718             ELSE
2719                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2720                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2721                                 'properly for buildings_3d.'
2722                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2723                               1, 2, 0, 6, 0 )
2724             ENDIF
2725          ENDIF
2726!
2727!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2728!--       for mapping buildings on top of orography.
2729          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2730             building_id_f%from_file = .TRUE.
2731             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2732                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2733                                 'building_id' )
2734
2735             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2736             
2737             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2738                                nxl, nxr, nys, nyn )
2739          ELSE
2740             building_id_f%from_file = .FALSE.
2741          ENDIF
2742!
2743!--       Read building_type and required attributes.
2744          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2745             building_type_f%from_file = .TRUE.
2746             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2747                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2748                                 'building_type' )
2749
2750             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2751
2752             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2753                                nxl, nxr, nys, nyn )
2754
2755          ELSE
2756             building_type_f%from_file = .FALSE.
2757          ENDIF
2758!
2759!--       Close topography input file
2760          CALL close_input_file( id_topo )
2761#else
2762          CONTINUE
2763#endif
2764!
2765!--    ASCII input
2766       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2767             
2768          DO  ii = 0, io_blocks-1
2769             IF ( ii == io_group )  THEN
2770
2771                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2772                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2773!
2774!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2775!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2776                skip_n_rows = 0
2777                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2778                   READ( 90, * )
2779                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2780                ENDDO
2781!
2782!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2783!--             column until nxl-1 is reached
2784                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2785                DO  j = nyn, nys, -1
2786                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2787                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2788                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2789                ENDDO
2790
2791                GOTO 12
2792
2793 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2794                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2795                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2796
2797 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2798                                 TRIM( coupling_char )
2799                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2800
2801 12             CLOSE( 90 )
2802                buildings_f%from_file = .TRUE.
2803
2804             ENDIF
2805#if defined( __parallel )
2806             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2807#endif
2808          ENDDO
2809
2810       ENDIF
2811!
2812!--    End of CPU measurement
2813       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2814!
2815!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2816!--    are provided, also an ID and a type are required.
2817!--    Note, doing this check in check_parameters
2818!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2819       IF ( input_pids_static )  THEN
2820          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2821               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2822             message_string = 'If building heights are prescribed in ' //      &
2823                              'static input file, also an ID is required.'
2824             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2825          ENDIF
2826       ENDIF
2827!
2828!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2829!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2830!--    topography initialization.
2831       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2832          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2833          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2834       ENDIF
2835!
2836!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2837!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2838!--    lateral boundaries.
2839       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2840          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2841          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2842                                      nbgp )
2843       ENDIF
2844
2845       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2846          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2847          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2848                                       nbgp )
2849       ENDIF
2850
2851    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2852
2853!------------------------------------------------------------------------------!
2854! Description:
2855! ------------
2856!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2857!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2858!> model (COSMO) by Inifor.
2859!------------------------------------------------------------------------------!
2860    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2861
2862       USE arrays_3d,                                                          &
2863           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2864
2865       USE control_parameters,                                                 &
2866           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
2867                  message_string, neutral
2868
2869       USE indices,                                                            &
2870           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2871
2872       IMPLICIT NONE
2873
2874       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2875
2876       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2877       
2878       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2879       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
2880       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2881
2882       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2883
2884!
2885!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2886       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2887!
2888!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2889!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2890!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2891!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2892!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2893!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2894!--    boundaries in case of Dirichlet.
2895!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2896!--    at the end of this routine.
2897       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2898       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2899
2900!
2901!--    CPU measurement
2902       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2903
2904#if defined ( __netcdf )
2905!
2906!--    Open file in read-only mode
2907       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2908                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2909
2910!
2911!--    At first, inquire all variable names.
2912       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2913!
2914!--    Allocate memory to store variable names.
2915       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2916       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2917!
2918!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2919       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2920       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2921!
2922!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2923!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2924       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2925       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2926       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2927       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2928
2929!
2930!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2931!--    checks are performed directly here and not called from
2932!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2933!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2934!--    Inifor grid.
2935       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2936            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2937          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2938                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2939                           'points.'
2940          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2941       ENDIF
2942
2943       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2944          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2945                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2946                           'points.'
2947          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2948       ENDIF
2949!
2950!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2951!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2952       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2953          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2954          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2955       ENDIF
2956       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2957          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2958          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2959       ENDIF
2960!
2961!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2962!--    driver and numeric grid.
2963!--    Please note, depending on compiler options both may be
2964!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2965!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2966!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2967!--    for exactly matching values.
2968       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2969                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2970            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2971                      > 10E-1 ) )  THEN
2972          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2973                           'match the numeric grid.'
2974          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2975       ENDIF
2976!
2977!--    Read initial geostrophic wind components at
2978!--    t = 0 (index 1 in file).
2979       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2980          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2981          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2982
2983          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2984                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2985!
2986!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2987          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2988
2989          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2990       ELSE
2991          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2992       ENDIF
2993       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2994          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2995          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2996
2997          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2998                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2999!
3000!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3001          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
3002
3003          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
3004       ELSE
3005          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
3006       ENDIF
3007!
3008!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
3009!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
3010!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
3011!--    grids with one element less in the x-, y-,
3012!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
3013!--    into separate loops. 
3014!--    Read u-component
3015       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
3016!
3017!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3018          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
3019                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3020          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
3021                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3022!
3023!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3024          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3025             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
3026             init_3d%u_init = 0.0_wp
3027
3028             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3029                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
3030!
3031!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3032             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
3033!
3034!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3035          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3036             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3037                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
3038                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
3039                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
3040                                dynamic_3d )
3041!
3042!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
3043!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
3044!--          conditions.
3045             IF ( nxl == 0 )                                                   &
3046                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
3047!
3048!--          Set bottom and top-boundary
3049             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
3050             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
3051             
3052          ENDIF
3053          init_3d%from_file_u = .TRUE.
3054       ELSE
3055          message_string = 'Missing initial data for u-component'
3056          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3057       ENDIF
3058!
3059!--    Read v-component
3060       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
3061!
3062!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3063          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
3064                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3065          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
3066                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3067!
3068!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3069          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3070             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
3071             init_3d%v_init = 0.0_wp
3072
3073             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3074                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
3075!
3076!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3077             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
3078!
3079!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3080          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3081         
3082             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3083                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
3084                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
3085                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
3086                                dynamic_3d )
3087!
3088!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
3089!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
3090!--          conditions.
3091             IF ( nys == 0 )                                                   &
3092                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
3093!
3094!--          Set bottom and top-boundary
3095             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
3096             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
3097             
3098          ENDIF
3099          init_3d%from_file_v = .TRUE.
3100       ELSE
3101          message_string = 'Missing initial data for v-component'
3102          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3103       ENDIF
3104!
3105!--    Read w-component
3106       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3107!
3108!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3109          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3110                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3111          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3112                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3113!
3114!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3115          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3116             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3117             init_3d%w_init = 0.0_wp
3118
3119             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3120                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3121!
3122!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3123             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3124!
3125!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3126          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3127
3128             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3129                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3130                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3131                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3132                                dynamic_3d )
3133!
3134!--          Set bottom and top-boundary                               
3135             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3136             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3137             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3138
3139          ENDIF
3140          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3141       ELSE
3142          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3143          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3144       ENDIF
3145!
3146!--    Read potential temperature
3147       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3148          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3149!
3150!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3151             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3152                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3153             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3154                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3155!
3156!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3157             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3158                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3159
3160                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3161                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3162!
3163!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3164!--             profil
3165                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3166                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3167!
3168!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3169             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3170
3171                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3172                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3173                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3174                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3175                                   dynamic_3d )
3176                                   
3177!
3178!--             Set bottom and top-boundary
3179                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3180                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3181
3182             ENDIF
3183             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3184          ELSE
3185             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3186                              'potential temperature'
3187             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3188          ENDIF
3189       ENDIF
3190!
3191!--    Read mixing ratio
3192       IF ( humidity )  THEN
3193          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3194!
3195!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3196             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3197                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3198             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3199                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3200!
3201!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3202             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3203                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3204
3205                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3206                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3207!
3208!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3209                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3210                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3211!
3212!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3213             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3214             
3215                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3216                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3217                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3218                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3219                                   dynamic_3d )
3220                                   
3221!
3222!--             Set bottom and top-boundary
3223                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3224                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3225               
3226             ENDIF
3227             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3228          ELSE
3229             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3230                              'mixing ratio'
3231             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3232          ENDIF
3233       ENDIF       
3234!
3235!--    Read chemistry variables.
3236!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3237       IF ( air_chemistry )  THEN
3238!
3239!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3240!--       and LOD's.
3241          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3242                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3243          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3244          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3245         
3246          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3247             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3248                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3249!
3250!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3251                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3252                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3253                                    .FALSE.,                                   &
3254                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3255                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3256                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3257                                    .FALSE.,                                   &
3258                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3259!
3260!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3261                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3262                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3263                                    'allowed.'
3264                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3265                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3266                ENDIF
3267!
3268!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3269                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3270                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3271                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3272!
3273!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3274                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3275                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3276               
3277                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3278             ENDIF
3279          ENDDO
3280       ENDIF
3281!
3282!--    Close input file
3283       CALL close_input_file( id_dynamic )
3284#endif
3285!
3286!--    End of CPU measurement
3287       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3288!
3289!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3290!--    checks depend on the LOD of the input data.
3291       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3292          check_passed = .TRUE.
3293          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3294             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3295                check_passed = .FALSE.
3296          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3297             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3298                check_passed = .FALSE.
3299          ENDIF
3300          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3301             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3302                              'not contain any _FillValues'
3303             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3304          ENDIF
3305       ENDIF
3306
3307       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3308          check_passed = .TRUE.
3309          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3310             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3311                check_passed = .FALSE.
3312          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3313             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3314                check_passed = .FALSE.
3315          ENDIF
3316          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3317             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3318                              'not contain any _FillValues'
3319             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3320          ENDIF
3321       ENDIF
3322
3323       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3324          check_passed = .TRUE.
3325          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3326             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3327                check_passed = .FALSE.
3328          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3329             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3330                check_passed = .FALSE.
3331          ENDIF
3332          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3333             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3334                              'not contain any _FillValues'
3335             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3336          ENDIF
3337       ENDIF
3338
3339       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3340          check_passed = .TRUE.
3341          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3342             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3343                check_passed = .FALSE.
3344          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3345             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3346                check_passed = .FALSE.
3347          ENDIF
3348          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3349             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3350                              'not contain any _FillValues'
3351             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3352          ENDIF
3353       ENDIF
3354
3355       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3356          check_passed = .TRUE.
3357          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3358             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3359                check_passed = .FALSE.
3360          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3361             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3362                check_passed = .FALSE.
3363          ENDIF
3364          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3365             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3366                              'not contain any _FillValues'
3367             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3368          ENDIF
3369       ENDIF
3370!
3371!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3372       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3373       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3374
3375    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3376   
3377!------------------------------------------------------------------------------!
3378! Description:
3379! ------------
3380!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3381!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3382!> model (COSMO) by Inifor.
3383!------------------------------------------------------------------------------!
3384    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3385
3386       USE control_parameters,                                                 &
3387           ONLY:  message_string
3388
3389       USE indices,                                                            &
3390           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3391
3392       IMPLICIT NONE
3393
3394       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names !< string containing all variables on file
3395     
3396       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3397       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3398
3399!
3400!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3401       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3402!
3403!--    CPU measurement
3404       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3405
3406#if defined ( __netcdf )
3407!
3408!--    Open file in read-only mode
3409       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3410                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3411
3412!
3413!--    At first, inquire all variable names.
3414       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3415!
3416!--    Allocate memory to store variable names.
3417       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3418       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3419!
3420!--    Read vertical dimension for soil depth.
3421       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3422          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3423                                                       'zsoil' )
3424!
3425!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3426!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3427!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3428!--    of clearness.
3429       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3430                                                    'x'  )
3431       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3432                                                    'y'  )
3433!
3434!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3435!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3436!--    are already performed
3437       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3438          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3439                           'does not match the number of numeric grid points.'
3440          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3441       ENDIF
3442!
3443!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3444!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3445       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3446          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3447          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3448       ENDIF
3449!
3450!--    Read initial data for soil moisture
3451       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3452!
3453!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3454          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3455                              init_3d%fill_msoil,                              &
3456                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3457          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3458                              init_3d%lod_msoil,                               &
3459                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3460!
3461!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3462          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3463             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3464
3465             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3466                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3467!
3468!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3469          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3470             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3471
3472            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3473                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3474                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3475
3476          ENDIF
3477          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3478       ENDIF
3479!
3480!--    Read soil temperature
3481       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3482!
3483!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3484          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3485                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3486                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3487          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3488                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3489                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3490!
3491!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3492          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3493             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3494
3495             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3496                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3497
3498!
3499!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3500          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3501             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3502             
3503             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3504                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3505                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3506          ENDIF
3507          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3508       ENDIF
3509!
3510!--    Close input file
3511       CALL close_input_file( id_dynamic )
3512#endif
3513!
3514!--    End of CPU measurement
3515       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3516
3517    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3518
3519!------------------------------------------------------------------------------!
3520! Description:
3521! ------------
3522!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3523!> (COSMO) by Inifor.
3524!------------------------------------------------------------------------------!
3525    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3526
3527       USE control_parameters,                                                 &
3528           ONLY:  air_chemistry, bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n,               &
3529                  bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, humidity, neutral,           &
3530                  nesting_offline, time_since_reference_point
3531
3532       USE indices,                                                            &
3533           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3534
3535       IMPLICIT NONE
3536       
3537       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3538       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3539       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3540       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3541!
3542!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3543       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3544
3545!
3546!--    CPU measurement
3547       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3548
3549#if defined ( __netcdf )
3550!
3551!--    Open file in read-only mode
3552       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3553                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3554!
3555!--    Initialize INIFOR forcing.
3556       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3557!
3558!--       At first, inquire all variable names.
3559          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3560!
3561!--       Allocate memory to store variable names.
3562          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3563          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3564!
3565!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3566          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3567                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3568
3569          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3570             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3571             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3572          ENDIF
3573!
3574!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3575          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3576                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3577          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3578                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3579
3580          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3581             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3582             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3583          ENDIF
3584          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3585             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3586             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3587          ENDIF
3588
3589!
3590!--       Read surface pressure
3591          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3592                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3593             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3594             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3595                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3596                                nest_offl%surface_pressure )
3597          ENDIF
3598!
3599!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3600          nest_offl%init = .TRUE.
3601
3602       ENDIF
3603
3604!
3605!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3606!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3607!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3608       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3609                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3610                        - 1
3611       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3612!
3613!--    Read geostrophic wind components
3614       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3615          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3616                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3617          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3618                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3619       ENDDO
3620!
3621!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3622!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3623!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3624!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3625!--    and south domain boundary for the u-component.
3626!--    Note, lateral data is also accessed by parallel IO, which is the reason
3627!--    why different arguments are passed depending on the boundary control
3628!--    flags. Cores that do not belong to the respective boundary just make
3629!--    a dummy read with count = 0, just in order to participate the collective
3630!--    operation.
3631!--    Read data for western boundary   
3632       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                     &
3633                          nest_offl%u_left,                                    & ! array to be read
3634                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                    & ! start index y direction
3635                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    & ! start index z direction
3636                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         & ! start index time dimension
3637                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),                & ! number of elements along y
3638                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),            & ! number of elements alogn z
3639                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        & ! number of time steps (2 or 0)
3640                          .TRUE. )                                               ! parallel IO when compiled accordingly
3641     
3642       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                     &
3643                          nest_offl%v_left,                                    &
3644                          MERGE( nysv, 1, bc_dirichlet_l),                     &
3645                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3646                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         &
3647                          MERGE( nyn-nysv+1, 0, bc_dirichlet_l),               &
3648                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),            &
3649                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        &
3650                          .TRUE. )                                       
3651
3652       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                     &
3653                          nest_offl%w_left,                                    &
3654                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3655                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3656                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         &
3657                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),                &
3658                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_l),            &
3659                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        &
3660                          .TRUE. )   
3661
3662       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3663          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',                 &
3664                             nest_offl%pt_left,                                &
3665                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3666                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3667                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),      &
3668                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),             &
3669                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),         &
3670                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                     &
3671                             .TRUE. )
3672       ENDIF
3673
3674       IF ( humidity )  THEN
3675          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',                 &
3676                             nest_offl%q_left,                                 &
3677                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3678                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3679                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),      &
3680                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),             &
3681                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),         &
3682                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                     &
3683                             .TRUE. )
3684       ENDIF
3685       
3686       IF ( air_chemistry )  THEN
3687          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_l, 1)
3688             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3689                                   nest_offl%var_names_chem_l(n) ) )  THEN 
3690                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3691                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_l(n) ),              &
3692                           nest_offl%chem_left(:,:,:,n),                       &
3693                           MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                   &
3694                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                   &
3695                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),        &
3696                           MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),               &
3697                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),           &
3698                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                       &
3699                           .TRUE. )
3700                nest_offl%chem_from_file_l(n) = .TRUE.
3701             ENDIF
3702          ENDDO
3703       ENDIF
3704!
3705!--    Read data for eastern boundary   
3706       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                    &
3707                          nest_offl%u_right,                                   &
3708                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3709                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3710                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3711                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),                &
3712                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),            &
3713                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3714                          .TRUE. )                                             
3715     
3716       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                    &
3717                          nest_offl%v_right,                                   &
3718                          MERGE( nysv, 1, bc_dirichlet_r),                     &
3719                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3720                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3721                          MERGE( nyn-nysv+1, 0, bc_dirichlet_r),               &
3722                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),            &
3723                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3724                          .TRUE. )                                             
3725
3726       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                    &
3727                          nest_offl%w_right,                                   &
3728                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3729                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3730                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3731                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),                &
3732                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_r),            &
3733                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3734                          .TRUE. )   
3735
3736       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3737          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',                &
3738                             nest_offl%pt_right,                               &
3739                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3740                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3741                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),      &
3742                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),             &
3743                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),         &
3744                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                     &
3745                             .TRUE. )
3746       ENDIF
3747
3748       IF ( humidity )  THEN
3749          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',                &
3750                             nest_offl%q_right,                                &
3751                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3752                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3753                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),      &
3754                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),             &
3755                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),         &
3756                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                     &
3757                             .TRUE. )
3758       ENDIF
3759       
3760       IF ( air_chemistry )  THEN
3761          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_r, 1)
3762             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3763                                   nest_offl%var_names_chem_r(n) ) )  THEN     
3764                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3765                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_r(n) ),              &
3766                           nest_offl%chem_right(:,:,:,n),                      &
3767                           MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                   &
3768                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                   &
3769                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),        &
3770                           MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),               &
3771                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),           &
3772                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                       &
3773                           .TRUE. )
3774                nest_offl%chem_from_file_r(n) = .TRUE.
3775             ENDIF
3776          ENDDO
3777       ENDIF
3778!
3779!--    Read data for northern boundary
3780       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                    & ! array to be read
3781                          nest_offl%u_north,                                   & ! start index x direction
3782                          MERGE( nxlu, 1, bc_dirichlet_n ),                    & ! start index z direction
3783                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3784                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3785                          MERGE( nxr-nxlu+1, 0, bc_dirichlet_n ),              & ! number of elements alogn z
3786                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3787                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3788                          .TRUE. )                                             
3789                                                                               
3790       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                    & ! array to be read
3791                          nest_offl%v_north,                                   & ! start index x direction
3792                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index z direction
3793                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3794                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3795                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),               & ! number of elements alogn z
3796                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3797                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3798                          .TRUE. )                                             
3799                                                                               
3800       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                    & ! array to be read
3801                          nest_offl%w_north,                                   & ! start index x direction
3802                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index z direction
3803                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3804                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3805                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),               & ! number of elements alogn z
3806                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3807                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3808                          .TRUE. )                                             
3809                                                                               
3810       IF ( .NOT. neutral )  THEN                                             
3811          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',                & ! array to be read
3812                             nest_offl%pt_north,                               & ! start index x direction
3813                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index z direction
3814                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index time dimension
3815                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),     & ! number of elements along x
3816                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),            & ! number of elements alogn z
3817                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3818                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3819                             .TRUE. )                                             
3820       ENDIF                                                                   
3821       IF ( humidity )  THEN                                                   
3822          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',                & ! array to be read
3823                             nest_offl%q_north,                                & ! start index x direction
3824                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index z direction
3825                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index time dimension
3826                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),     & ! number of elements along x
3827                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),            & ! number of elements alogn z
3828                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3829                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3830                             .TRUE. )                                             
3831       ENDIF                                                                   
3832                                                                               
3833       IF ( air_chemistry )  THEN                                             
3834          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_n, 1)                     
3835             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3836                                   nest_offl%var_names_chem_n(n) ) )  THEN     
3837                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3838                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_n(n) ),              &
3839                           nest_offl%chem_north(:,:,:,n),                      &
3840                           MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                  &
3841                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                  &
3842                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),       &
3843                           MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),              &
3844                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),          &
3845                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                      &
3846                           .TRUE. )
3847                nest_offl%chem_from_file_n(n) = .TRUE.
3848             ENDIF
3849          ENDDO
3850       ENDIF
3851!
3852!--    Read data for southern boundary
3853       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                    & ! array to be read
3854                          nest_offl%u_south,                                   & ! start index x direction
3855                          MERGE( nxlu, 1, bc_dirichlet_s ),                    & ! start index z direction
3856                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
3857                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
3858                          MERGE( nxr-nxlu+1, 0, bc_dirichlet_s ),              & ! number of elements alogn z
3859                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3860                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3861                          .TRUE. )                                             
3862                                                                               
3863       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                    & ! array to be read
3864                          nest_offl%v_south,                                   & ! start index x direction
3865                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index z direction
3866                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
3867                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
3868                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),               & ! number of elements alogn z
3869                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3870                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3871                          .TRUE. )                                             
3872                                                                               
3873       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                    & ! array to be read
3874                          nest_offl%w_south,                                   & ! start index x direction
3875                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index z direction
3876                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
3877                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
3878                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),               & ! number of elements alogn z
3879                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3880                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3881                          .TRUE. )                                             
3882                                                                               
3883       IF ( .NOT. neutral )  THEN                                             
3884          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',                & ! array to be read
3885                             nest_offl%pt_south,                               & ! start index x direction
3886                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index z direction
3887                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index time dimension
3888                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),     & ! number of elements along x
3889                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),            & ! number of elements alogn z
3890                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3891                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3892                             .TRUE. )                                             
3893       ENDIF                                                                   
3894       IF ( humidity )  THEN                                                   
3895          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',                & ! array to be read
3896                             nest_offl%q_south,                                & ! start index x direction
3897                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index z direction
3898                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index time dimension
3899                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),     & ! number of elements along x
3900                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),            & ! number of elements alogn z
3901                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3902                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3903                             .TRUE. )                                             
3904       ENDIF                                                                   
3905                                                                               
3906       IF ( air_chemistry )  THEN                                             
3907          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_s, 1)                     
3908             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3909                                   nest_offl%var_names_chem_s(n) ) )  THEN     
3910                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3911                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_s(n) ),              &
3912                           nest_offl%chem_south(:,:,:,n),                      &
3913                           MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                  &
3914                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                  &
3915                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),       &
3916                           MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),              &
3917                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),          &
3918                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                      &
3919                           .TRUE. )
3920                nest_offl%chem_from_file_s(n) = .TRUE.
3921             ENDIF
3922          ENDDO
3923       ENDIF
3924!
3925!--    Top boundary
3926       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3927                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3928                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3929                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3930
3931       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3932                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3933                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3934                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3935                             
3936       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3937                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3938                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3939                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3940                             
3941       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3942          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3943                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3944                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3945                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3946       ENDIF
3947       IF ( humidity )  THEN
3948          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3949                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3950                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3951                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3952       ENDIF
3953       
3954       IF ( air_chemistry )  THEN
3955          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_t, 1)
3956             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3957                                   nest_offl%var_names_chem_t(n) ) )  THEN     
3958                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3959                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_t(n) ),           &
3960                              nest_offl%chem_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,n),       &
3961                              nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                  &
3962                              nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3963                nest_offl%chem_from_file_t(n) = .TRUE.
3964             ENDIF
3965          ENDDO
3966       ENDIF
3967
3968!
3969!--    Close input file
3970       CALL close_input_file( id_dynamic )
3971#endif
3972!
3973!--    End of CPU measurement
3974       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3975
3976    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3977
3978
3979!------------------------------------------------------------------------------!
3980! Description:
3981! ------------
3982!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3983!------------------------------------------------------------------------------!
3984    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3985
3986       USE control_parameters,                                                 &
3987           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
3988
3989       IMPLICIT NONE
3990
3991!
3992!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
3993       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
3994          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
3995                            'input file ' //                                   &
3996                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
3997          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
3998       ENDIF
3999!
4000!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
4001!--    prescribed.
4002       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
4003            INDEX( initializing_actions, 'inifor' ) /= 0 )  THEN
4004          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
4005                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
4006                           TRIM( coupling_char )
4007          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
4008       ENDIF
4009
4010    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
4011
4012!------------------------------------------------------------------------------!
4013! Description:
4014! ------------
4015!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
4016!------------------------------------------------------------------------------!
4017    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4018
4019       USE arrays_3d,                                                          &
4020           ONLY:  zu
4021
4022       USE control_parameters,                                                 &
4023           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
4024
4025       USE indices,                                                            &
4026           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys, wall_flags_0
4027
4028       IMPLICIT NONE
4029
4030       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
4031       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
4032       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
4033
4034       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
4035
4036!
4037!--    Return if no static input file is available
4038       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
4039!
4040!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
4041       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4042          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
4043             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
4044             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
4045          ENDIF
4046       ENDIF
4047!
4048!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
4049!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
4050!--    systems might be implemented later.
4051!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
4052       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
4053          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4054                           'allowed to have missing data'
4055          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
4056       ENDIF
4057!
4058!--    Check for negative terrain heights
4059       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
4060          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4061                           'allowed to have negative values'
4062          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
4063       ENDIF
4064!
4065!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
4066!--    to numeric grid.
4067       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4068          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4069             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
4070                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
4071                                 'data points along the vertical coordinate.'
4072                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
4073             ENDIF
4074
4075             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
4076                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
4077                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
4078                                 'coordinate do not match numeric grid.'
4079                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, myid, 6, 0 )
4080             ENDIF
4081          ENDIF
4082       ENDIF
4083
4084!
4085!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
4086!--    if no urban surface and land surface model are applied.
4087       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
4088!
4089!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
4090!--    static input file is used.
4091       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
4092              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
4093              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
4094              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
4095             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
4096          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
4097                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
4098                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
4099                           'soil_type and water_type are '//                   &
4100                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
4101                           'also building_type is required'
4102          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
4103       ENDIF
4104!
4105!--    Check for general availability of input variables.
4106!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
4107!--    root_area_dens_s are required.
4108       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4109          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
4110             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
4111                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4112                                 'vegetation_pars is required'
4113                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
4114             ENDIF
4115             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
4116                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4117                                 'root_area_dens_s is required'
4118                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
4119             ENDIF
4120          ENDIF
4121       ENDIF
4122!
4123!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
4124       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4125          check_passed = .TRUE.
4126          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4127             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
4128                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4129             ENDIF
4130          ELSE
4131             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
4132                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4133             ENDIF
4134          ENDIF
4135          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4136             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
4137                              'soil_pars is required'
4138             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
4139          ENDIF
4140       ENDIF
4141!
4142!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
4143       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
4144          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
4145                           'is required'
4146          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, myid, 6, 0 )
4147       ENDIF
4148!
4149!--    Buildings require an ID.
4150       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
4151          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
4152                           'is required'
4153          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, myid, 6, 0 )
4154       ENDIF
4155!
4156!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
4157       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4158          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
4159             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
4160                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
4161                                 'building_pars is required'
4162                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
4163             ENDIF
4164          ENDIF
4165       ENDIF
4166!
4167!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
4168!--    filtering algorithm).
4169       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
4170       THEN
4171          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
4172                           'is required'
4173          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
4174       ENDIF       
4175!
4176!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
4177       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4178          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
4179             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
4180                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
4181                                 'albedo_pars is required'
4182                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
4183             ENDIF
4184          ENDIF
4185       ENDIF
4186!
4187!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
4188       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4189          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4190             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
4191                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4192                                 'pavement_pars is required'
4193                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
4194             ENDIF
4195          ENDIF
4196       ENDIF
4197!
4198!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
4199!--    is required.
4200       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4201          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4202             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
4203                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4204                                 'pavement_subsurface_pars is required'
4205                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4206             ENDIF
4207          ENDIF
4208       ENDIF
4209!
4210!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4211       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4212          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4213             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4214                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4215                                 'water_pars is required'
4216                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4217             ENDIF
4218          ENDIF
4219       ENDIF
4220!
4221!--    Check for local consistency of the input data.
4222       DO  i = nxl, nxr
4223          DO  j = nys, nyn
4224!
4225!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4226!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4227!--          must be set to a non­missing value.
4228             IF ( land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
4229                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4230                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4231                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4232                   WRITE( message_string, * )                                  &
4233                                    'At least one of the parameters '//        &
4234                                    'vegetation_type, pavement_type, '     //  &
4235                                    'or water_type must be set '//             &
4236                                    'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4237                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4238                ENDIF
4239             ELSEIF ( land_surface  .AND.  urban_surface )  THEN
4240                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4241                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4242                     building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.&
4243                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4244                   WRITE( message_string, * )                                  &
4245                                 'At least one of the parameters '//           &
4246                                 'vegetation_type, pavement_type, '  //        &
4247                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4248                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4249                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4250                ENDIF
4251             ENDIF
4252               
4253!
4254!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4255!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4256             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4257                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4258                check_passed = .TRUE.
4259                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4260                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4261                      check_passed = .FALSE.
4262                ELSE
4263                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4264                      check_passed = .FALSE.
4265                ENDIF
4266
4267                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4268                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4269                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4270                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4271                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4272                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4273                ENDIF
4274             ENDIF
4275!
4276!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4277!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4278!--          be larger than 1.
4279             n_surf = 0
4280             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4281                n_surf = n_surf + 1
4282             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4283                n_surf = n_surf + 1
4284             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4285                n_surf = n_surf + 1
4286
4287             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4288                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4289                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4290                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4291                                 'must be provided.'
4292                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4293                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4294                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4295                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4296                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4297                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4298                                 'must be provided.'
4299                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4300                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4301                ENDIF
4302             ENDIF
4303!
4304!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4305!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4306!--          etc..
4307             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4308!
4309!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4310                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4311                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4312                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4313                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4314                ENDIF
4315!
4316!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4317!--             this type is set.
4318                IF (                                                           &
4319                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
4320                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
4321                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
4322                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4323                  )  .OR.                                                      &
4324                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
4325                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
4326                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
4327                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4328                  )  .OR.                                                      &
4329                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
4330                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
4331                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
4332                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4333                  ) )  THEN
4334                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4335                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4336                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4337                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4338                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
4339                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4340                ENDIF
4341!
4342!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
4343!--             if this type is not set.
4344                IF (                                                           &
4345                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4346                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
4347                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
4348                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4349                  )  .OR.                                                      &
4350                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
4351                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
4352                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
4353                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4354                  )  .OR.                                                      &
4355                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
4356                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
4357                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
4358                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4359                  ) )  THEN
4360                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4361                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4362                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
4363                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
4364                             'given type.'
4365                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
4366                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4367                ENDIF
4368             ENDIF
4369!
4370!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
4371!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
4372!--          vegetation_type can be overwritten.
4373             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4374                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4375                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
4376                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
4377                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
4378                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
4379                                       'this location must be set.'
4380                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
4381                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4382                   ENDIF
4383                ENDIF
4384             ENDIF
4385!
4386!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
4387!--          be set.
4388             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4389                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4390                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
4391                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
4392                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
4393                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
4394                                       'must be set at this location.'
4395                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
4396                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4397                   ENDIF
4398                ENDIF
4399             ENDIF
4400!
4401!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
4402!--          must be set.
4403             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4404                check_passed = .TRUE.
4405                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4406                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
4407                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4408                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4409                   ENDIF
4410                ELSE
4411                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
4412                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4413                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4414                   ENDIF
4415                ENDIF
4416                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4417                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
4418                                    'soil_pars at this location must be set.'
4419                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
4420                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4421                ENDIF
4422             ENDIF
4423
4424!
4425!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
4426!--          must be set.
4427             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4428                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4429                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4430                             building_pars_f%fill ) )  THEN
4431                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
4432                                       'parameters of building_pars at this '//&
4433                                       'location must be set.'
4434                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
4435                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4436                   ENDIF
4437                ENDIF
4438             ENDIF
4439!
4440!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
4441!--          Please note, buildings are already processed and filtered.
4442!--          For this reason, consistency checks are based on wall_flags_0
4443!--          rather than buildings_f (buildings are represented by bit 6 in
4444!--          wall_flags_0).
4445             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
4446                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4447                     building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill  .OR.    &
4448               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4449                     building_type_f%var(j,i) /= building_type_f%fill )  THEN
4450                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //      &
4451                                   'building is set requires a type ' //       &
4452                                   '( and vice versa ) in case the ' //        &
4453                                   'urban-surface model is applied. ' //       &
4454                                   'i, j = ', i, j
4455                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',            &
4456                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4457                ENDIF
4458             ENDIF
4459!
4460!--          Check if at each location where a building is present also an ID
4461!--          is set and vice versa.
4462             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4463                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4464                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill  .OR.       &
4465               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4466                     building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
4467                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //     &
4468                                   'building is set requires an ID ' //       &
4469                                   '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4470                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',           &
4471                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4472                ENDIF
4473             ENDIF
4474!
4475!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
4476             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4477                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4478                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4479                   WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '//   &
4480                                              'requires an ID.', i, j
4481                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',           &
4482                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4483                ENDIF
4484             ENDIF
4485!
4486!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
4487!--          must be set.
4488             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4489                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4490                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
4491                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
4492                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
4493                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
4494                                       'location must be set.'
4495                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
4496                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4497                   ENDIF
4498                ENDIF
4499             ENDIF
4500
4501!
4502!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
4503!--          of pavement_pars must be set at this location.
4504             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4505                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4506                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4507                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
4508                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4509                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
4510                                       'location must be set.'
4511                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
4512                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4513                   ENDIF
4514                ENDIF
4515             ENDIF
4516!
4517!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
4518!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
4519!--          location.
4520             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4521                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4522                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
4523                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
4524                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4525                                       'parameters of '                  //    &
4526                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
4527                                       'location must be set.'
4528                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
4529                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4530                   ENDIF
4531                ENDIF
4532             ENDIF
4533
4534!
4535!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
4536!--          must be set  at this location.
4537             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4538                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4539                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
4540                             water_pars_f%fill ) )  THEN
4541                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
4542                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
4543                                       'location must be set.'
4544                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
4545                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4546                   ENDIF
4547                ENDIF
4548             ENDIF
4549
4550          ENDDO
4551       ENDDO
4552
4553    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4554
4555!------------------------------------------------------------------------------!
4556! Description:
4557! ------------
4558!> Resize 8-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4559!------------------------------------------------------------------------------!
4560    SUBROUTINE resize_array_2d_int8( var, js, je, is, ie )
4561   
4562       IMPLICIT NONE
4563
4564       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4565       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4566       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4567       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4568       
4569       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4570       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4571!
4572!--    Allocate temporary variable
4573       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4574!
4575!--    Temporary copy of the variable
4576       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4577!
4578!--    Resize the array
4579       DEALLOCATE( var )
4580       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4581!
4582!--    Transfer temporary copy back to original array
4583       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4584
4585    END SUBROUTINE resize_array_2d_int8
4586   
4587!------------------------------------------------------------------------------!
4588! Description:
4589! ------------
4590!> Resize 32-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4591!------------------------------------------------------------------------------!
4592    SUBROUTINE resize_array_2d_int32( var, js, je, is, ie )
4593
4594       IMPLICIT NONE
4595       
4596       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4597       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4598       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4599       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4600
4601       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4602       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4603!
4604!--    Allocate temporary variable
4605       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4606!
4607!--    Temporary copy of the variable
4608       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4609!
4610!--    Resize the array
4611       DEALLOCATE( var )
4612       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4613!
4614!--    Transfer temporary copy back to original array
4615       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4616
4617    END SUBROUTINE resize_array_2d_int32
4618   
4619!------------------------------------------------------------------------------!
4620! Description:
4621! ------------
4622!> Resize 8-bit 3D Integer array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4623!------------------------------------------------------------------------------!
4624    SUBROUTINE resize_array_3d_int8( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4625
4626       IMPLICIT NONE
4627
4628       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4629       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4630       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4631       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4632       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4633       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4634       
4635       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4636       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4637!
4638!--    Allocate temporary variable
4639       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4640!
4641!--    Temporary copy of the variable
4642       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4643!
4644!--    Resize the array
4645       DEALLOCATE( var )
4646       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4647!
4648!--    Transfer temporary copy back to original array
4649       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4650
4651    END SUBROUTINE resize_array_3d_int8
4652   
4653!------------------------------------------------------------------------------!
4654! Description:
4655! ------------
4656!> Resize 3D Real array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4657!------------------------------------------------------------------------------!
4658    SUBROUTINE resize_array_3d_real( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4659
4660       IMPLICIT NONE
4661
4662       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4663       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4664       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4665       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4666       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4667       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4668       
4669       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4670       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4671!
4672!--    Allocate temporary variable
4673       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4674!
4675!--    Temporary copy of the variable
4676       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4677!
4678!--    Resize the array
4679       DEALLOCATE( var )
4680       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4681!
4682!--    Transfer temporary copy back to original array
4683       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4684
4685    END SUBROUTINE resize_array_3d_real
4686   
4687!------------------------------------------------------------------------------!
4688! Description:
4689! ------------
4690!> Resize 4D Real array: (:,:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4691!------------------------------------------------------------------------------!
4692    SUBROUTINE resize_array_4d_real( var, k1s, k1e, k2s, k2e, js, je, is, ie )
4693
4694       IMPLICIT NONE
4695       
4696       INTEGER(iwp) ::  je  !< upper index bound along y direction
4697       INTEGER(iwp) ::  js  !< lower index bound along y direction
4698       INTEGER(iwp) ::  ie  !< upper index bound along x direction
4699       INTEGER(iwp) ::  is  !< lower index bound along x direction
4700       INTEGER(iwp) ::  k1e !< upper bound of treated array in z-direction 
4701       INTEGER(iwp) ::  k1s !< lower bound of treated array in z-direction
4702       INTEGER(iwp) ::  k2e !< upper bound of treated array along parameter space 
4703       INTEGER(iwp) ::  k2s !< lower bound of treated array along parameter space 
4704       
4705       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4706       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4707!
4708!--    Allocate temporary variable
4709       ALLOCATE( var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4710!
4711!--    Temporary copy of the variable
4712       var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4713!
4714!--    Resize the array
4715       DEALLOCATE( var )
4716       ALLOCATE( var(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4717!
4718!--    Transfer temporary copy back to original array
4719       var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4720
4721    END SUBROUTINE resize_array_4d_real
4722   
4723!------------------------------------------------------------------------------!
4724! Description:
4725! ------------
4726!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
4727!------------------------------------------------------------------------------!
4728    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
4729
4730       IMPLICIT NONE
4731
4732       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4733       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4734       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4735       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4736
4737       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4738       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4739       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4740       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4741
4742
4743       kl = LBOUND(var,1)
4744       ku = UBOUND(var,1)
4745       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4746
4747       DO  k = kl, ku
4748
4749          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4750
4751          IF ( kk < ku )  THEN
4752             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4753                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
4754                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
4755                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
4756                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4757
4758             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4759                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
4760                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
4761                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
4762                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4763             ENDIF
4764!
4765!--       Extrapolate
4766          ELSE
4767
4768             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
4769                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
4770                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4771
4772          ENDIF
4773
4774       ENDDO
4775       var(:) = var_tmp(:)
4776
4777       DEALLOCATE( var_tmp )
4778
4779
4780    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
4781
4782
4783!------------------------------------------------------------------------------!
4784! Description:
4785! ------------
4786!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4787!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4788!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4789!------------------------------------------------------------------------------!
4790    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4791                                                      z_grid, z_file,          &
4792                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4793                                                      nzb_file, nzt_file )
4794
4795       IMPLICIT NONE
4796
4797       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4798       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4799       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4800       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4801       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4802       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4803       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4804
4805!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4806
4807       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4808       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4809       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4810       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4811
4812       ku = nzt_file
4813
4814       DO  k = nzb_var, nzt_var
4815!
4816!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4817          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4818!
4819!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4820!--       interpolate the data
4821          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4822             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4823                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4824                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4825                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4826
4827             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4828                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4829                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4830                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4831             ENDIF
4832!
4833!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4834          ELSE
4835             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4836                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4837                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4838
4839          ENDIF
4840
4841       ENDDO
4842
4843    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4844
4845!------------------------------------------------------------------------------!
4846! Description:
4847! ------------
4848!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4849!------------------------------------------------------------------------------!
4850    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4851
4852       IMPLICIT NONE
4853
4854       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4855       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4856       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4857       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4858       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4859       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4860       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4861
4862       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4863       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4864       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4865       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4866
4867
4868       il = LBOUND(var,2)
4869       iu = UBOUND(var,2)
4870       kl = LBOUND(var,1)
4871       ku = UBOUND(var,1)
4872