source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 4182

Last change on this file since 4182 was 4182, checked in by scharf, 2 years ago
  • corrected "Former revisions" section
  • minor formatting in "Former revisions" section
  • added "Author" section
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 302.3 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 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf $
27! Corrected "Former revisions" section
28!
29! 4178 2019-08-21 11:13:06Z suehring
30! Implement input of external radiation forcing. Therefore, provide public
31! subroutines and variables.
32!
33! 4150 2019-08-08 20:00:47Z suehring
34! Some variables are given the public attribute, in order to call netcdf input
35! from single routines
36!
37! 4125 2019-07-29 13:31:44Z suehring
38! To enable netcdf-parallel access for lateral boundary data (dynamic input),
39! zero number of elements are passed to the respective get_variable routine
40! for non-boundary cores.
41!
42! 4100 2019-07-17 08:11:29Z forkel
43! Made check for input_pids_dynamic and 'inifor' more general
44!
45! 4012 2019-05-31 15:19:05Z monakurppa
46!
47! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
48! Remove single location message
49!
50! 3976 2019-05-15 11:02:34Z hellstea
51! Remove unused variables from last commit
52!
53! 3969 2019-05-13 12:14:33Z suehring
54! - clean-up index notations for emission_values to eliminate magic numbers
55! - introduce temporary variable dum_var_5d as well as subroutines
56!   get_var_5d_real and get_var_5d_real_dynamic
57! - remove emission-specific code in generic get_variable routines
58! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data change netCDF LOD 1
59!   (default) emission_values to the following index order:
60!   z, y, x, species, category
61! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data
62!   changed netCDF LOD 2 pre-processed emission_values to the following index
63!   order: time, z, y, x, species
64! - in type chem_emis_att_type replace nspec with n_emiss_species
65!   but retained nspec for backward compatibility with salsa_mod. (E.C. Chan)
66!
67! 3961 2019-05-08 16:12:31Z suehring
68! Revise checks for building IDs and types
69!
70! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
71! Temporarily disabled some (faulty) checks for static driver.
72!
73! 3942 2019-04-30 13:08:30Z kanani
74! Fix: increase LEN of all NetCDF attribute values (caused crash in
75! netcdf_create_global_atts due to insufficient length)
76!
77! 3941 2019-04-30 09:48:33Z suehring
78! Move check for grid dimension to an earlier point in time when first array
79! is read.
80! Improve checks for building types / IDs with respect to 2D/3D buildings.
81!
82! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
83! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
84! of additional debug messages
85!
86! 3864 2019-04-05 09:01:56Z monakurppa
87! get_variable_4d_to_3d_real modified to enable read in data of type
88! data(t,y,x,n) one timestep at a time + some routines made public
89!
90! 3855 2019-04-03 10:00:59Z suehring
91! Typo removed
92!
93! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
94! Bugfix in one of the checks. Typo removed.
95!
96! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
97! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
98! initialization of chemistry via dynamic input file.
99!
100! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
101! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
102!
103! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
104! unused variables removed
105!
106! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
107! Initial revision (suehring)
108!
109! Authors:
110! --------
111! @author Matthias Suehring
112! @author Edward C. Chan
113! @author Emanuele Russo
114!
115! Description:
116! ------------
117!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
118!> standart using dynamic and static input files.
119!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting
120!>         according to standard!!! (ecc/done)
121!> @todo - Order input alphabetically
122!> @todo - Revise error messages and error numbers
123!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
124!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
125!>         (ecc/what are they?)
126!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
127!> @todo - remove z dimension from default_emission_data nad preproc_emission_data
128!          and correpsonding subroutines get_var_5d_real and get_var_5d_dynamic (ecc)
129!> @todo - decpreciate chem_emis_att_type@nspec (ecc)
130!> @todo - depreciate subroutines get_variable_4d_to_3d_real and
131!>         get_variable_5d_to_4d_real (ecc)
132!> @todo - introduce useful debug_message(s)
133!------------------------------------------------------------------------------!
134 MODULE netcdf_data_input_mod
135
136    USE control_parameters,                                                    &
137        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
138
139    USE cpulog,                                                                &
140        ONLY:  cpu_log, log_point_s
141
142    USE indices,                                                               &
143        ONLY:  nbgp
144
145    USE kinds
146
147#if defined ( __netcdf )
148    USE NETCDF
149#endif
150
151    USE pegrid
152
153    USE surface_mod,                                                           &
154        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
155!
156!-- Define type for dimensions.
157    TYPE dims_xy
158       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
159       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
160       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
161       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
162       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
163       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
164    END TYPE dims_xy
165!
166!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
167!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
168    TYPE nest_offl_type
169
170       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring for variables at left boundary
171       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring for variables at north boundary 
172       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring for variables at right boundary 
173       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring for variables at south boundary
174       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring for variables at top boundary
175
176       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names         !< list of variable in dynamic input file
177       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_l  !< names of mesoscale nested chemistry variables at left boundary
178       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_n  !< names of mesoscale nested chemistry variables at north boundary
179       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_r  !< names of mesoscale nested chemistry variables at right boundary
180       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_s  !< names of mesoscale nested chemistry variables at south boundary
181       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_t  !< names of mesoscale nested chemistry variables at top boundary
182
183       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
184       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
185       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
186       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
187       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
188
189       LOGICAL      ::  init         = .FALSE. !< flag indicating that offline nesting is already initialized
190
191       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_l !< flags inidicating whether left boundary data for chemistry is in dynamic input file 
192       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_n !< flags inidicating whether north boundary data for chemistry is in dynamic input file
193       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_r !< flags inidicating whether right boundary data for chemistry is in dynamic input file
194       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_s !< flags inidicating whether south boundary data for chemistry is in dynamic input file
195       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_t !< flags inidicating whether top boundary data for chemistry is in dynamic input file
196
197       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
198       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
199       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
200       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
201
202       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
203       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
204
205       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
206       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
207       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
208       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
209       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
210
211       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
212       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
213       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
214       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
215       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
216
217       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
218       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
219       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
220       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
221       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
222
223       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
224       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
225       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
226       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
227       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
228
229       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
230       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
231       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
232       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
233       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
234       
235       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_left   !< chemical species at left boundary
236       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_north  !< chemical species at left boundary
237       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_right  !< chemical species at left boundary
238       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_south  !< chemical species at left boundary
239       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_top    !< chemical species at left boundary
240
241    END TYPE nest_offl_type
242
243    TYPE init_type
244
245       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
246       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
247       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
248
249       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
250       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
251       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
252       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
253       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
254       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
255       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
256       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
257       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
258       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
259       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
260       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
261       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
262       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
263       
264       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
265
266       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
267       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
268       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
269       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
270       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
271       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
272       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
273       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
274       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
275       
276       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
277
278       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
279       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
280       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
281       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
282       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
283       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
284       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
285       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
286       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
287       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
288       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
289       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
290       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
291
292       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
293       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
294       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
295       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
296       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
297       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
298       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
299       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
300       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
301       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
302       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
303       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
304       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
305       
306       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
307
308
309       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
310       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
311
312    END TYPE init_type
313
314!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
315    TYPE chem_emis_att_type
316
317       !-DIMENSIONS
318       
319       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0            !< no of chem species provided in emission_values
320       INTEGER(iwp)                                 :: n_emiss_species=0  !< no of chem species provided in emission_values
321                                                                          !< same function as nspec, which will be depreciated (ecc)
322                                                                                 
323       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0             !< number of emission categories
324       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0             !< number of VOC components
325       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0              !< number of PM components
326       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2             !< number of NOx components: NO and NO2
327       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2             !< number of SOX components: SO and SO4
328       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear         !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
329                                                                          !< of the default mode
330       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour      !< number of month days and hours in the MDH mode
331                                                                          !< of the default mode
332       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission        !< Number of emissions timesteps for one year
333                                                                          !< in the pre-processed emissions case
334       !-- 1d emission input variables
335       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name       !< Names of PM components
336       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name      !< Emission category names
337       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name  !< Names of emission chemical species
338       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name      !< Names of VOCs components
339       CHARACTER (LEN=25)                           :: units         !< Units
340
341       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour         !< indices for assigning emission values at different timesteps
342       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index      !< Indices for emission categories
343       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index  !< Indices for emission chem species
344
345       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm             !< Molecular masses of emission chem species
346
347       !-- 2d emission input variables
348       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor  !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
349       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor     !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
350       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                 !< Composition of NO and NO2
351       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                 !< Composition of SO2 and SO4
352       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                 !< Composition of VOC components (not fixed)
353
354       !-- 3d emission input variables
355       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                  !< Composition of PM components (not fixed)
356 
357    END TYPE chem_emis_att_type
358
359
360!-- Data type for the values of chemistry emissions
361    TYPE chem_emis_val_type
362
363       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)     :: stack_height           !< stack height (ecc / to be implemented)
364       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)    :: default_emission_data  !< Emission input values for LOD1 (DEFAULT mode)
365       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)  :: preproc_emission_data  !< Emission input values for LOD2 (PRE-PROCESSED mode)
366
367    END TYPE chem_emis_val_type
368
369!
370!-- Define data structures for different input data types.
371!-- 8-bit Integer 2D
372    TYPE int_2d_8bit
373       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
374       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
375
376       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
377    END TYPE int_2d_8bit
378!
379!-- 8-bit Integer 3D
380    TYPE int_3d_8bit
381       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
382       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
383
384       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
385    END TYPE int_3d_8bit
386!
387!-- 32-bit Integer 2D
388    TYPE int_2d_32bit
389       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
390       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
391
392       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
393    END TYPE int_2d_32bit
394!
395!-- Define data type to read 1D real variables
396    TYPE real_1d
397       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
398
399       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
400       
401       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var     !< respective variable
402    END TYPE real_1d   
403!
404!-- Define data type to read 2D real variables
405    TYPE real_2d
406       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
407
408       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
409       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
410    END TYPE real_2d
411
412!
413!-- Define data type to read 3D real variables
414    TYPE real_3d
415       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
416
417       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
418
419       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
420       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
421    END TYPE real_3d
422!
423!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
424!-- on the given level of detail.
425!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
426    TYPE build_in
427       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
428       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
429       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
430       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
431
432       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
433
434       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
435
436       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
437       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
438    END TYPE build_in
439
440!
441!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
442    TYPE soil_in
443       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
444       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
445       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
446       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
447
448       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
449    END TYPE soil_in
450
451!
452!-- Define data type for fractions between surface types
453    TYPE fracs
454       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
455       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
456
457       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
458
459       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
460       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
461    END TYPE fracs
462!
463!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
464!-- the input is 3D or 4D
465    TYPE pars
466       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
467       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
468       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
469       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
470       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
471
472       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
473
474       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
475       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
476       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
477    END TYPE pars
478!
479!-- Define type for global file attributes
480!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
481!-- attribute.
482    TYPE global_atts_type
483       CHARACTER(LEN=200) ::  acronym = ' '                      !< acronym of institution
484       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
485       CHARACTER(LEN=200) ::  author  = ' '                      !< first name, last name, email adress
486       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
487       CHARACTER(LEN=200) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
488       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
489       CHARACTER(LEN=200) ::  comment = ' '                      !< comment to data
490       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
491       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person = ' '               !< first name, last name, email adress
492       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
493       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
494       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
495       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time = ' '                !< creation time of data set
496       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
497       CHARACTER(LEN=200) ::  data_content = ' '                 !< content of data set
498       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
499       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies = ' '                 !< dependencies of data set
500       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
501       CHARACTER(LEN=200) ::  history = ' '                      !< information about data processing
502       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
503       CHARACTER(LEN=200) ::  institution = ' '                  !< name of responsible institution
504       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
505       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords = ' '                     !< keywords of data set
506       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
507       CHARACTER(LEN=200) ::  licence = ' '                      !< licence of data set
508       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
509       CHARACTER(LEN=200) ::  location = ' '                     !< place which refers to data set
510       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
511       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
512       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
513       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
514       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
515       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
516       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
517       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
518       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
519       CHARACTER(LEN=200) ::  references = ' '                   !< literature referring to data set
520       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
521       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
522       CHARACTER(LEN=200) ::  site = ' '                         !< name of model domain
523       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
524       CHARACTER(LEN=200) ::  source = ' '                       !< source of data set
525       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
526       CHARACTER(LEN=200) ::  title = ' '                        !< title of data set
527       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
528       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
529
530       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
531
532       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
533       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
534       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
535       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
536       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
537       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
538       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
539    END TYPE global_atts_type
540!
541!-- Define type for coordinate reference system (crs)
542    TYPE crs_type
543       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
544       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
545       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
546       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
547
548       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
549       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
550       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
551       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
552       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
553       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
554       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
555       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
556    END TYPE crs_type
557
558!
559!-- Define variables
560    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
561
562    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
563
564    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
565
566    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
567    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
568
569!
570!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
571    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
572    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
573    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
574    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
575    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
576    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
577    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
578!
579!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
580    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
581    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
582!
583!-- Define 2D variables of type NC_INT
584    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
585!
586!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
587    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
588    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
589    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
590!
591!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
592    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
593    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
594    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
595    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
596    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
597    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
598!
599!-- Define input variable for buildings
600    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
601!
602!-- Define input variables for soil_type
603    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
604
605    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
606
607    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
608    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
609    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
610    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
611    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
612    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
613    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
614
615    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
616    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
617
618    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
619
620    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
621
622    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
623    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
624    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
625    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
626    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
627   
628    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
629    CHARACTER(LEN=50), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vars_pids      !< variable in input file
630
631    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
632
633    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
634    INTEGER(iwp) ::  num_var_pids    !< number of variables in file
635    INTEGER(iwp) ::  pids_id         !< file id
636
637    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
638    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
639    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
640    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
641    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
642
643    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
644
645    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
646
647    SAVE
648
649    PRIVATE
650
651    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
652       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
653       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
654       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
655       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
656    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
657
658    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
659       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
660    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
661
662    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
663       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
664    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
665
666    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
667       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
668    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
669   
670    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
671       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
672    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
673
674    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
675       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
676    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
677
678    INTERFACE netcdf_data_input_init
679       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
680    END INTERFACE netcdf_data_input_init
681   
682    INTERFACE netcdf_data_input_att
683       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
684       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
685       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
686       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
687    END INTERFACE netcdf_data_input_att
688
689    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
690       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
691    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
692   
693    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
694       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
695    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
696
697    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
698       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
699    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
700
701    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
702       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
703    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
704
705    INTERFACE netcdf_data_input_var
706       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
707       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
708       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
709    END INTERFACE netcdf_data_input_var
710
711    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
712       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
713    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
714
715    INTERFACE get_variable
716       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
717       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
718       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
719       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
720       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
721       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
722       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
723       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
724       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
725       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
726       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
727       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
728       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real           ! (ecc) temp subroutine 4 reading 5D NC arrays
729       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real_dynamic   ! 2B removed as z is out of emission_values
730       MODULE PROCEDURE get_variable_string
731    END INTERFACE get_variable
732
733    INTERFACE get_variable_pr
734       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
735    END INTERFACE get_variable_pr
736
737    INTERFACE get_attribute
738       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
739       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
740       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
741       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
742    END INTERFACE get_attribute
743
744!
745!-- Public data structures
746    PUBLIC real_1d,                                                            &
747           real_2d
748!
749!-- Public variables
750    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
751           building_id_f, building_pars_f, building_type_f, char_fill,         &
752           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
753           coord_ref_sys,                                                      &
754           init_3d, init_model, input_file_atts,                               &
755           input_file_dynamic,                                                 &
756           input_file_static,                                                  &
757           input_pids_static,                                                  &
758           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
759           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
760           num_var_pids,                                                       &
761           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
762           pids_id,                                                            &
763           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
764           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
765           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
766           vars_pids,                                                          &
767           water_pars_f, water_type_f
768!
769!-- Public uv exposure variables
770    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
771           netcdf_data_input_uvem,                                             &
772           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
773           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
774
775!
776!-- Public subroutines
777    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
778           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
779           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
780           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
781           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
782           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
783           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
784           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
785           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file, &
786           check_existence, inquire_num_variables, inquire_variable_names,     &
787           close_input_file
788
789
790 CONTAINS
791
792!------------------------------------------------------------------------------!
793! Description:
794! ------------
795!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
796!> exist. Moreover, basic checks are performed.
797!------------------------------------------------------------------------------!
798    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
799
800       USE control_parameters,                                                 &
801           ONLY:  topo_no_distinct
802
803       IMPLICIT NONE
804
805#if defined ( __netcdf )
806       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
807                EXIST = input_pids_static  )
808       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
809                EXIST = input_pids_dynamic )
810       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
811                EXIST = input_pids_chem )
812       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
813                EXIST = input_pids_uvem  )
814       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
815                EXIST = input_pids_vm )
816#endif
817
818!
819!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
820!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
821!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
822!--    model are not applied.
823       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
824          topo_no_distinct = .TRUE.
825       ENDIF
826
827    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
828
829!------------------------------------------------------------------------------!
830! Description:
831! ------------
832!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
833!> initialization of the model.
834!------------------------------------------------------------------------------!
835    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
836
837       IMPLICIT NONE
838
839       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
840       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
841
842       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
843
844#if defined ( __netcdf )
845!
846!--    Open file in read-only mode
847       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
848                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
849!
850!--    Read global attributes
851       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
852                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
853
854       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
855                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
856
857       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
858                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
859
860       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
861                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
862
863       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
864                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
865
866       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
867                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
868
869       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
870                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
871
872       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
873                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
874       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
875                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
876       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
877                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
878       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
879                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
880
881       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
882                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
883       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
884                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
885       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
886                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
887
888       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
889                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
890       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
891                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
892       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
893                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
894       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
895                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
896       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
897                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
898!
899!--    Read coordinate reference system if available
900       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
901       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
902          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
903                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
904                              .FALSE., 'crs' )
905          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
906                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
907                              .FALSE., 'crs' )
908          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
909                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
910                              .FALSE., 'crs' )
911          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
912                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
913                              .FALSE., 'crs' )
914          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
915                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
916                              .FALSE., 'crs' )
917          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
918                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
919                              .FALSE., 'crs' )
920          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
921                              coord_ref_sys%long_name,                         &
922                              .FALSE., 'crs' )
923          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
924                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
925                              .FALSE., 'crs' )
926          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
927                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
928                              .FALSE., 'crs' )
929          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
930                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
931                              .FALSE., 'crs' )
932          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
933                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
934                              .FALSE., 'crs' )
935          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
936                              coord_ref_sys%units,                             &
937                              .FALSE., 'crs' )
938       ELSE
939!
940!--       Calculate central meridian from origin_lon
941          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
942             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
943       ENDIF
944!
945!--    Finally, close input file
946       CALL close_input_file( id_mod )
947#endif
948!
949!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
950       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
951       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
952       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
953       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
954       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
955       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
956       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
957           
958!
959!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
960!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
961!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
962!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
963!--    synchronization is required already here.
964#if defined( __parallel )
965       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
966                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
967       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
968                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
969#endif
970
971    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
972   
973!------------------------------------------------------------------------------!
974! Description:
975! ------------
976!> Read an array of characters.
977!------------------------------------------------------------------------------!
978    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
979
980       IMPLICIT NONE
981
982       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
983       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
984       
985       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
986
987#if defined ( __netcdf )
988!
989!--    Read variable
990       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
991#endif           
992
993    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
994   
995!------------------------------------------------------------------------------!
996! Description:
997! ------------
998!> Read an 1D array of REAL values.
999!------------------------------------------------------------------------------!
1000    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1001
1002       IMPLICIT NONE
1003
1004       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1005       
1006       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1007       
1008       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1009
1010#if defined ( __netcdf )
1011!
1012!--    Read variable
1013       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1014#endif           
1015
1016    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1017   
1018!------------------------------------------------------------------------------!
1019! Description:
1020! ------------
1021!> Read an 1D array of REAL values.
1022!------------------------------------------------------------------------------!
1023    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1024                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1025
1026       IMPLICIT NONE
1027
1028       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1029       
1030       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1031       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1032       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1033       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1034       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1035       
1036       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1037
1038#if defined ( __netcdf )
1039!
1040!--    Read character variable
1041       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1042#endif           
1043
1044    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1045   
1046!------------------------------------------------------------------------------!
1047! Description:
1048! ------------
1049!> Read a global string attribute
1050!------------------------------------------------------------------------------!
1051    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1052                                             input_file, global, openclose,    &
1053                                             variable_name )
1054
1055       IMPLICIT NONE
1056
1057       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1058       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1059       
1060       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1061       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1062       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1063       
1064       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1065       
1066       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1067
1068#if defined ( __netcdf )
1069!
1070!--    Open file in read-only mode if necessary
1071       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1072          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1073                                  id_mod )
1074       ENDIF
1075!
1076!--    Read global attribute
1077       IF ( global )  THEN
1078          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1079!
1080!--    Read variable attribute
1081       ELSE
1082          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1083       ENDIF
1084!
1085!--    Close input file
1086       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1087#endif           
1088
1089    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1090   
1091!------------------------------------------------------------------------------!
1092! Description:
1093! ------------
1094!> Read a global 8-bit integer attribute
1095!------------------------------------------------------------------------------!
1096    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1097                                           input_file, global, openclose,      &
1098                                           variable_name )
1099
1100       IMPLICIT NONE
1101
1102       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1103       
1104       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1105       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1106       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1107       
1108       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1109       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1110       
1111       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1112
1113#if defined ( __netcdf )
1114!
1115!--    Open file in read-only mode
1116       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1117          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1118                                  id_mod )
1119       ENDIF
1120!
1121!--    Read global attribute
1122       IF ( global )  THEN
1123          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1124!
1125!--    Read variable attribute
1126       ELSE
1127          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1128       ENDIF
1129!
1130!--    Finally, close input file
1131       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1132#endif           
1133
1134    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1135   
1136!------------------------------------------------------------------------------!
1137! Description:
1138! ------------
1139!> Read a global 32-bit integer attribute
1140!------------------------------------------------------------------------------!
1141    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1142                                            input_file, global, openclose,     &
1143                                            variable_name )
1144
1145       IMPLICIT NONE
1146
1147       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1148       
1149       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1150       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1151       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1152       
1153       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1154       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1155       
1156       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1157
1158#if defined ( __netcdf )
1159!
1160!--    Open file in read-only mode
1161       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1162          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1163                                  id_mod )
1164       ENDIF
1165!
1166!--    Read global attribute
1167       IF ( global )  THEN
1168          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1169!
1170!--    Read variable attribute
1171       ELSE
1172          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1173       ENDIF
1174!
1175!--    Finally, close input file
1176       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1177#endif           
1178
1179    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1180   
1181!------------------------------------------------------------------------------!
1182! Description:
1183! ------------
1184!> Read a global real attribute
1185!------------------------------------------------------------------------------!
1186    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1187                                           input_file, global, openclose,      &
1188                                           variable_name )
1189
1190       IMPLICIT NONE
1191
1192       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1193       
1194       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1195       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1196       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1197       
1198       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1199       
1200       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1201       
1202       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1203
1204#if defined ( __netcdf )
1205!
1206!--    Open file in read-only mode
1207       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1208          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1209                                  id_mod )
1210       ENDIF
1211!
1212!--    Read global attribute
1213       IF ( global )  THEN
1214          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1215!
1216!--    Read variable attribute
1217       ELSE
1218          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1219       ENDIF
1220!
1221!--    Finally, close input file
1222       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1223#endif           
1224
1225    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1226
1227!------------------------------------------------------------------------------!
1228! Description:
1229! ------------
1230!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc.
1231!------------------------------------------------------------------------------!
1232
1233    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1234
1235       USE chem_modules,                                       &
1236           ONLY:  emiss_lod, time_fac_type, surface_csflux_name
1237
1238       USE control_parameters,                                 &
1239           ONLY:  message_string
1240
1241       USE indices,                                            &
1242           ONLY:  nxl, nxr, nys, nyn
1243
1244       IMPLICIT NONE
1245
1246       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                             ::  emt_att
1247       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  ::  emt
1248   
1249       INTEGER(iwp)  ::  i, j, k      !< generic counters
1250       INTEGER(iwp)  ::  ispec        !< index for number of emission species in input
1251       INTEGER(iwp)  ::  len_dims     !< Length of dimension
1252       INTEGER(iwp)  ::  num_vars     !< number of variables in netcdf input file
1253
1254!
1255!-- dum_var_4d are designed to read in emission_values from the chemistry netCDF file.
1256!-- Currently the vestigial "z" dimension in emission_values makes it a 5D array,
1257!-- hence the corresponding dum_var_5d array.  When the "z" dimension is removed
1258!-- completely, dum_var_4d will be used instead
1259!-- (ecc 20190425)
1260
1261!       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)    ::  dum_var_4d  !< temp array 4 4D chem emission data
1262       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:,:)  ::  dum_var_5d  !< temp array 4 5D chem emission data
1263
1264!
1265!-- Start processing data
1266!
1267!-- Emission LOD 0 (Parameterized mode)
1268
1269        IF  ( emiss_lod == 0 )  THEN
1270
1271! for reference (ecc)
1272!       IF (TRIM(mode_emis) == "PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis) == "parameterized") THEN
1273
1274           ispec=1
1275           emt_att%n_emiss_species = 0
1276
1277!
1278!-- number of species
1279
1280           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1281
1282             emt_att%n_emiss_species = emt_att%n_emiss_species + 1
1283             ispec=ispec+1
1284!
1285!-- followling line retained for compatibility with salsa_mod
1286!-- which still uses emt_att%nspec heavily (ecc)
1287
1288             emt_att%nspec = emt_att%nspec + 1
1289
1290           ENDDO
1291
1292!
1293!-- allocate emission values data type arrays
1294
1295          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1296
1297!
1298!-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1299
1300!
1301!-- allocate space for strings
1302
1303          ALLOCATE (emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1304 
1305         DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1306            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1307         ENDDO
1308
1309!
1310!-- LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1311
1312       ELSE
1313
1314#if defined ( __netcdf )
1315
1316          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1317
1318!
1319!-- first we allocate memory space for the emission species and then
1320!-- we differentiate between LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1321
1322!
1323!-- open emission data file ( {palmcase}_chemistry )
1324
1325          CALL open_read_file ( TRIM(input_file_chem) // TRIM(coupling_char), id_emis )
1326
1327!
1328!-- inquire number of variables
1329
1330          CALL inquire_num_variables ( id_emis, num_vars )
1331
1332!
1333!-- Get General Dimension Lengths: only # species and # categories.
1334!-- Tther dimensions depend on the emission mode or specific components
1335
1336          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (    &
1337                                 id_emis, emt_att%n_emiss_species, 'nspecies' )
1338
1339!
1340!-- backward compatibility for salsa_mod (ecc)
1341
1342          emt_att%nspec = emt_att%n_emiss_species
1343
1344!
1345!-- Allocate emission values data type arrays
1346
1347          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1348
1349!
1350!-- READING IN SPECIES NAMES
1351
1352!
1353!-- Allocate memory for species names
1354
1355          ALLOCATE ( emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1356
1357!
1358!-- Retrieve variable name (again, should use n_emiss_strlen)
1359
1360          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name',    &
1361                             string_values, emt_att%n_emiss_species )
1362          emt_att%species_name=string_values
1363
1364!
1365!-- dealocate string_values previously allocated in get_variable call
1366
1367          IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1368
1369!
1370!-- READING IN SPECIES INDICES
1371
1372!
1373!-- Allocate memory for species indices
1374
1375          ALLOCATE ( emt_att%species_index(emt_att%n_emiss_species) )
1376
1377!
1378!-- Retrieve variable data
1379
1380          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1381!
1382!-- Now the routine has to distinguish between chemistry emission
1383!-- LOD 1 (DEFAULT mode) and LOD 2 (PRE-PROCESSED mode)
1384
1385!
1386!-- START OF EMISSION LOD 1 (DEFAULT MODE)
1387
1388
1389          IF  ( emiss_lod == 1 )  THEN
1390
1391! for reference (ecc)
1392!          IF (TRIM(mode_emis) == "DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis) == "default") THEN
1393
1394!
1395!-- get number of emission categories
1396
1397             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (           &
1398                                    id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1399
1400!-- READING IN EMISSION CATEGORIES INDICES
1401
1402             ALLOCATE ( emt_att%cat_index(emt_att%ncat) )
1403
1404!
1405!-- Retrieve variable data
1406
1407             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1408
1409
1410!
1411!-- Loop through individual species to get basic information on
1412!-- VOC/PM/NOX/SOX
1413
1414!------------------------------------------------------------------------------
1415!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1416!--        IN LOD1 (DEFAULT MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1417!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1418!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1419!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1420!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1421!--        (ecc 20190424)
1422!------------------------------------------------------------------------------
1423 
1424             DO  ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1425
1426!
1427!-- VOC DATA (name and composition)
1428
1429                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1430                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1431
1432!
1433!-- VOC name
1434                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1435                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1436                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1437                   CALL get_variable ( id_emis,"emission_voc_name",  &
1438                                       string_values, emt_att%nvoc )
1439                   emt_att%voc_name = string_values
1440                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1441
1442!
1443!-- VOC composition
1444
1445                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1446                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1447                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1448
1449                ENDIF  ! VOC
1450
1451!
1452!-- PM DATA (name and composition)
1453
1454                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "PM" .OR.                   &
1455                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "pm")  THEN
1456
1457!
1458!-- PM name
1459
1460                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1461                                          id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1462                   ALLOCATE ( emt_att%pm_name(emt_att%npm) )
1463                   CALL get_variable ( id_emis, "pm_name", string_values, emt_att%npm )
1464                   emt_att%pm_name = string_values
1465                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)     
1466
1467!
1468!-- PM composition (PM1, PM2.5 and PM10)
1469
1470                   len_dims = 3  ! PM1, PM2.5, PM10
1471                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(emt_att%ncat,emt_att%npm,len_dims))
1472                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_pm", emt_att%pm_comp,       &
1473                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%npm, 1, len_dims )
1474
1475                ENDIF  ! PM
1476
1477!
1478!-- NOX (NO and NO2)
1479
1480                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "NOX" .OR.                  &
1481                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "nox" )  THEN
1482
1483                   ALLOCATE ( emt_att%nox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nnox) )
1484                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_nox", emt_att%nox_comp,     &
1485                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nnox )
1486
1487                ENDIF  ! NOX
1488
1489!
1490!-- SOX (SO2 and SO4)
1491
1492                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "SOX" .OR.                  &
1493                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "sox" )  THEN
1494
1495                   ALLOCATE ( emt_att%sox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nsox) )
1496                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_sox", emt_att%sox_comp,     &
1497                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nsox )
1498
1499                ENDIF  ! SOX
1500
1501             ENDDO  ! do ispec
1502
1503!
1504!-- EMISSION TIME SCALING FACTORS (hourly and MDH data)
1505 
1506!     
1507!-- HOUR   
1508             IF  ( TRIM(time_fac_type) == "HOUR" .OR.                        &
1509                   TRIM(time_fac_type) == "hour" )  THEN
1510
1511                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1512                                       id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1513                ALLOCATE ( emt_att%hourly_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nhoursyear) )
1514                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1515                                    emt_att%hourly_emis_time_factor,           &
1516                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nhoursyear )
1517
1518!
1519!-- MDH
1520
1521             ELSE IF  ( TRIM(time_fac_type)  ==  "MDH" .OR.                  &
1522                        TRIM(time_fac_type)  ==  "mdh" )  THEN
1523
1524                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1525                                       id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1526                ALLOCATE ( emt_att%mdh_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nmonthdayhour) )
1527                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1528                                    emt_att%mdh_emis_time_factor,              &
1529                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nmonthdayhour )
1530
1531!
1532!-- ERROR (time factor undefined)
1533
1534             ELSE
1535
1536                message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '  //  &
1537                                 '     !no time-factor type specified!'              //  &
1538                                 'Please specify the value of time_fac_type:'        //  &
1539                                 '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1540                CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1541 
1542
1543             ENDIF  ! time_fac_type
1544
1545!
1546!-- read in default (LOD1) emissions from chemisty netCDF file per species
1547
1548!
1549!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1550!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1551!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1552!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1553
1554             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1555
1556!
1557!-- allocate space for species specific emission values
1558!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1559!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1560!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1561!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1562!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1563!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1564!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1565!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1566
1567                IF ( .NOT. ALLOCATED ( emt(ispec)%default_emission_data ) )  THEN
1568                    ALLOCATE ( emt(ispec)%default_emission_data(emt_att%ncat,nys:nyn+1,nxl:nxr+1) )
1569                ENDIF
1570!
1571!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1572
1573                ALLOCATE ( dum_var_5d(1,nys:nyn,nxl:nxr,1,emt_att%ncat) )
1574!
1575!-- get variable.  be very careful
1576!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1577!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1578!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1579 
1580                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1581                                    1,            ispec, nxl+1,     nys+1,     1,                    &
1582                                    emt_att%ncat, 1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, emt_att%dt_emission,  &
1583                                    .FALSE. )
1584!
1585!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1586!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1587!--        the emission data array to counter said domain offset
1588!--        (ecc 20190417)
1589
1590                DO k = 1, emt_att%ncat
1591                   DO j = nys+1, nyn+1
1592                      DO i = nxl+1, nxr+1
1593                         emt(ispec)%default_emission_data(k,j,i) = dum_var_5d(1,j-1,i-1,1,k)
1594                      ENDDO
1595                   ENDDO
1596                ENDDO
1597
1598                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1599
1600             ENDDO  ! ispec
1601!
1602!-- UNITS
1603
1604             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1605
1606!
1607!-- END DEFAULT MODE
1608
1609
1610!
1611!-- START LOD 2 (PRE-PROCESSED MODE)
1612
1613          ELSE IF  ( emiss_lod == 2 )  THEN
1614
1615! for reference (ecc)
1616!          ELSE IF (TRIM(mode_emis) == "PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis) == "pre-processed") THEN
1617
1618!
1619!-- For LOD 2 only VOC and emission data need be read
1620
1621!------------------------------------------------------------------------------
1622!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1623!--        IN LOD2 (PRE-PROCESSED MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1624!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1625!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1626!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1627!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1628!--        (ecc 20190424)
1629!------------------------------------------------------------------------------
1630
1631             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1632
1633!
1634!-- VOC DATA (name and composition)
1635
1636                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1637                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1638
1639!
1640!-- VOC name
1641                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                         &
1642                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1643                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1644                   CALL get_variable ( id_emis, "emission_voc_name",                     &
1645                                       string_values, emt_att%nvoc)
1646                   emt_att%voc_name = string_values
1647                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1648
1649!
1650!-- VOC composition
1651 
1652                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1653                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1654                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1655                ENDIF  ! VOC
1656 
1657             ENDDO  ! ispec
1658
1659!
1660!-- EMISSION DATA
1661
1662             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                               &
1663                                    id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1664 
1665!
1666!-- read in pre-processed (LOD2) emissions from chemisty netCDF file per species
1667
1668!
1669!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1670!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1671!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1672!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1673
1674             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1675
1676!
1677!-- allocate space for species specific emission values
1678!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1679!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1680!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1681!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1682!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1683!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1684!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1685!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1686
1687                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )  THEN
1688                   ALLOCATE( emt(ispec)%preproc_emission_data(                           &
1689                             emt_att%dt_emission, 1, nys:nyn+1, nxl:nxr+1) )
1690                ENDIF
1691!
1692!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1693
1694                ALLOCATE ( dum_var_5d(emt_att%dt_emission,1,nys:nyn,nxl:nxr,1) )
1695!
1696!-- get variable.  be very careful
1697!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1698!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1699!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1700
1701                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1702                                    ispec, nxl+1,     nys+1,     1, 1,                   &
1703                                    1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 1, emt_att%dt_emission, &
1704                                    .FALSE. )
1705!
1706!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1707!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1708!--        the emission data array to counter said unkonwn offset
1709!--        (ecc 20190417)
1710
1711                DO k = 1, emt_att%dt_emission
1712                   DO j = nys+1, nyn+1
1713                      DO i = nxl+1, nxr+1
1714                         emt(ispec)%preproc_emission_data(k,1,j,i) = dum_var_5d(k,1,j-1,i-1,1)
1715                      ENDDO
1716                   ENDDO
1717                ENDDO
1718
1719                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1720
1721             ENDDO  ! ispec
1722!
1723!-- UNITS
1724
1725             CALL get_attribute ( id_emis, "units", emt_att%units, .FALSE. , "emission_values" )
1726       
1727          ENDIF  ! LOD1 & LOD2 (default and pre-processed mode)
1728
1729          CALL close_input_file (id_emis)
1730
1731#endif
1732
1733       ENDIF ! LOD0 (parameterized mode)
1734
1735    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1736
1737
1738!------------------------------------------------------------------------------!
1739! Description:
1740! ------------
1741!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1742!------------------------------------------------------------------------------!
1743    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1744
1745       USE control_parameters,                                                 &
1746           ONLY:  land_surface, plant_canopy, urban_surface
1747
1748       USE indices,                                                            &
1749           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1750
1751
1752       IMPLICIT NONE
1753
1754       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1755
1756       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1757       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1758       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1759       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1760       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1761
1762!
1763!--    If not static input file is available, skip this routine
1764       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1765!
1766!--    Measure CPU time
1767       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1768!
1769!--    Read plant canopy variables.
1770       IF ( plant_canopy )  THEN
1771#if defined ( __netcdf )
1772!
1773!--       Open file in read-only mode
1774          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1775                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1776!
1777!--       At first, inquire all variable names.
1778!--       This will be used to check whether an optional input variable
1779!--       exist or not.
1780          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1781
1782          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1783          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1784
1785!
1786!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1787          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1788             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1789             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1790                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1791                                 .FALSE., 'lad' )
1792!
1793!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1794             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1795                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1796                                                 'zlad' )
1797!
1798!--          Allocate variable for leaf-area density
1799             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1800                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1801
1802             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1803                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1804                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1805
1806          ELSE
1807             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1808          ENDIF
1809
1810!
1811!--       Read basal area density - resolved vegetation
1812          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1813             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1814             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1815                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1816                                 .FALSE., 'bad' )
1817!
1818!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1819             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1820                                                 basal_area_density_f%nz,      &
1821                                                 'zlad' )
1822!
1823!--          Allocate variable
1824             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1825                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1826
1827             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1828                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1829                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1830          ELSE
1831             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1832          ENDIF
1833
1834!
1835!--       Read root area density - resolved vegetation
1836          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1837             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1838             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1839                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1840                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1841!
1842!--          Inquire number of vertical soil layers
1843             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1844                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
1845                                                  'zsoil' )
1846!
1847!--          Allocate variable
1848             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1849                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1850                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1851
1852             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1853                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1854                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1855                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1856          ELSE
1857             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1858          ENDIF
1859!
1860!--       Finally, close input file
1861          CALL close_input_file( id_surf )
1862#endif
1863       ENDIF
1864!
1865!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1866!--    variables are read from file.
1867       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1868!
1869!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1870!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1871       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1872
1873#if defined ( __netcdf )
1874!
1875!--    Open file in read-only mode
1876       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1877                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1878!
1879!--    Inquire all variable names.
1880!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1881!--    or not.
1882       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1883
1884       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1885       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1886!
1887!--    Read vegetation type and required attributes
1888       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1889          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1890          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1891                              vegetation_type_f%fill,                          &
1892                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1893
1894          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1895
1896          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1897                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1898       ELSE
1899          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1900       ENDIF
1901
1902!
1903!--    Read soil type and required attributes
1904       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1905             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1906!
1907!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1908!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1909!                                      soil_type_f%lod,                  &
1910!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1911          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1912                              soil_type_f%fill,                                &
1913                              .FALSE., 'soil_type' )
1914
1915          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1916
1917             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1918
1919             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1920                                nxl, nxr, nys, nyn )
1921
1922          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1923!
1924!--          Obtain number of soil layers from file.
1925             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
1926                                                          'zsoil' )
1927
1928             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1929
1930             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1931                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1932 
1933          ENDIF
1934       ELSE
1935          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1936       ENDIF
1937
1938!
1939!--    Read pavement type and required attributes
1940       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1941          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1942          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1943                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1944                              'pavement_type' )
1945
1946          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1947
1948          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1949                             nxl, nxr, nys, nyn )
1950       ELSE
1951          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1952       ENDIF
1953
1954!
1955!--    Read water type and required attributes
1956       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1957          water_type_f%from_file = .TRUE.
1958          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1959                              .FALSE., 'water_type' )
1960
1961          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1962
1963          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1964                             nxl, nxr, nys, nyn )
1965
1966       ELSE
1967          water_type_f%from_file = .FALSE.
1968       ENDIF
1969!
1970!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1971       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1972          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1973          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1974                              surface_fraction_f%fill,                         &
1975                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1976!
1977!--       Inquire number of surface fractions
1978          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1979                                                       surface_fraction_f%nf,  &
1980                                                       'nsurface_fraction' )
1981!
1982!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1983          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1984          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1985                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1986!
1987!--       Get dimension of surface fractions
1988          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1989                             surface_fraction_f%nfracs )
1990!
1991!--       Read surface fractions
1992          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1993                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1994                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1995       ELSE
1996          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1997       ENDIF
1998!
1999!--    Read building parameters and related information
2000       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
2001          building_pars_f%from_file = .TRUE.
2002          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2003                              building_pars_f%fill,                            &
2004                              .FALSE., 'building_pars' )
2005!
2006!--       Inquire number of building parameters
2007          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2008                                                       building_pars_f%np,     &
2009                                                       'nbuilding_pars' )
2010!
2011!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
2012          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
2013          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
2014                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2015!
2016!--       Get dimension of building parameters
2017          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
2018                             building_pars_f%pars )
2019!
2020!--       Read building_pars
2021          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
2022                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
2023                             0, building_pars_f%np-1 )
2024       ELSE
2025          building_pars_f%from_file = .FALSE.
2026       ENDIF
2027
2028!
2029!--    Read albedo type and required attributes
2030       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
2031          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
2032          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
2033                              .FALSE.,  'albedo_type' )
2034
2035          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2036         
2037          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
2038                             nxl, nxr, nys, nyn )
2039       ELSE
2040          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
2041       ENDIF
2042!
2043!--    Read albedo parameters and related information
2044       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
2045          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
2046          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
2047                              .FALSE., 'albedo_pars' )
2048!
2049!--       Inquire number of albedo parameters
2050          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2051                                                       albedo_pars_f%np,       &
2052                                                       'nalbedo_pars' )
2053!
2054!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
2055          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
2056          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
2057                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
2058!
2059!--       Get dimension of albedo parameters
2060          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
2061
2062          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
2063                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2064                             0, albedo_pars_f%np-1 )
2065       ELSE
2066          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
2067       ENDIF
2068
2069!
2070!--    Read pavement parameters and related information
2071       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
2072          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
2073          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2074                              pavement_pars_f%fill,                            &
2075                              .FALSE., 'pavement_pars' )
2076!
2077!--       Inquire number of pavement parameters
2078          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2079                                                       pavement_pars_f%np,     &
2080                                                       'npavement_pars' )
2081!
2082!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2083          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
2084          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
2085                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2086!
2087!--       Get dimension of pavement parameters
2088          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
2089
2090          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
2091                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2092                             0, pavement_pars_f%np-1 )
2093       ELSE
2094          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
2095       ENDIF
2096
2097!
2098!--    Read pavement subsurface parameters and related information
2099       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
2100       THEN
2101          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
2102          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2103                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
2104                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2105!
2106!--       Inquire number of parameters
2107          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2108                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
2109                                               'npavement_subsurface_pars' )
2110!
2111!--       Inquire number of soil layers
2112          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2113                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
2114                                                'zsoil' )
2115!
2116!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2117          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2118                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2119          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2120                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2121                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2122                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2123!
2124!--       Get dimension of pavement parameters
2125          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2126                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2127
2128          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2129                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2130                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2131                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2132                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2133       ELSE
2134          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2135       ENDIF
2136
2137
2138!
2139!--    Read vegetation parameters and related information
2140       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2141          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2142          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2143                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2144                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2145!
2146!--       Inquire number of vegetation parameters
2147          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2148                                                       vegetation_pars_f%np,   &
2149                                                       'nvegetation_pars' )
2150!
2151!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2152          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2153          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2154                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2155!
2156!--       Get dimension of the parameters
2157          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2158                             vegetation_pars_f%pars )
2159
2160          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2161                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2162                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2163       ELSE
2164          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2165       ENDIF
2166
2167!
2168!--    Read root parameters/distribution and related information
2169       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2170          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2171          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2172                              soil_pars_f%fill,                                &
2173                              .FALSE., 'soil_pars' )
2174
2175          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2176                              soil_pars_f%lod,                                 &
2177                              .FALSE., 'soil_pars' )
2178
2179!
2180!--       Inquire number of soil parameters
2181          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2182                                                       soil_pars_f%np,         &
2183                                                       'nsoil_pars' )
2184!
2185!--       Read parameters array
2186          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2187          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2188
2189!
2190!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2191!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2192          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2193             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2194                                                          soil_pars_f%nz,      &
2195                                                          'zsoil' )
2196
2197             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2198             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2199
2200          ENDIF
2201
2202!
2203!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2204          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2205             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2206                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2207                 
2208             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2209                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2210
2211          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2212             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2213                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2214                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2215             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2216                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2217                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2218                                0, soil_pars_f%np-1 )
2219
2220          ENDIF
2221       ELSE
2222          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2223       ENDIF
2224
2225!
2226!--    Read water parameters and related information
2227       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2228          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2229          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2230                              water_pars_f%fill,                               &
2231                              .FALSE., 'water_pars' )
2232!
2233!--       Inquire number of water parameters
2234          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2235                                                       water_pars_f%np,        &
2236                                                       'nwater_pars' )
2237!
2238!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2239          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2240          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2241                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2242!
2243!--       Get dimension of water parameters
2244          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2245
2246          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2247                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2248       ELSE
2249          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2250       ENDIF
2251!
2252!--    Read root area density - parametrized vegetation
2253       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2254          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2255          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2256                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2257                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2258!
2259!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2260          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2261                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2262                                                   'zsoil' )
2263          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2264                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2265                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2266
2267!
2268!--       Read root-area density
2269          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2270                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2271                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2272                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2273
2274       ELSE
2275          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2276       ENDIF
2277!
2278!--    Read street type and street crossing
2279       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2280          street_type_f%from_file = .TRUE.
2281          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2282                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2283                              'street_type' )
2284
2285          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2286         
2287          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2288                             nxl, nxr, nys, nyn )
2289       ELSE
2290          street_type_f%from_file = .FALSE.
2291       ENDIF
2292
2293       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2294          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2295          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2296                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2297                              'street_crossing' )
2298
2299          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2300
2301          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2302                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2303
2304       ELSE
2305          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2306       ENDIF
2307!
2308!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2309!--    Will be implemented as soon as they are available.
2310
2311!
2312!--    Finally, close input file
2313       CALL close_input_file( id_surf )
2314#endif
2315!
2316!--    End of CPU measurement
2317       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2318!
2319!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2320!--    variables.
2321       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2322          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2323          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2324                                       nbgp )
2325       ENDIF
2326       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2327          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2328          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2329                                       nbgp )
2330       ENDIF
2331       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2332          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2333          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2334                                       nbgp )
2335       ENDIF
2336       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2337          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2338          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2339                                       nxr, nbgp )
2340       ENDIF
2341       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2342          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2343          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2344                                       nbgp )
2345       ENDIF
2346!
2347!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2348!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2349!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2350!--    2 variables.
2351       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2352       THEN
2353          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2354                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2355          DO  k = 0, nz_soil
2356             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2357                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2358          ENDDO
2359       ENDIF
2360
2361       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2362          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2363                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2364                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2365          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2366             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2367          ENDDO
2368       ENDIF
2369
2370       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2371          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2372                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2373                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2374          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2375             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2376          ENDDO
2377       ENDIF
2378
2379       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2380          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2381                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2382                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2383          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2384             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2385          ENDDO
2386       ENDIF
2387
2388       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2389          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2390                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2391                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2392          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2393             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2394          ENDDO
2395       ENDIF
2396
2397       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2398          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2399                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2400                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2401          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2402             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2403          ENDDO
2404       ENDIF
2405
2406       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2407          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2408                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2409                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2410          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2411             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2412          ENDDO
2413       ENDIF
2414
2415       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2416          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2417                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2418                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2419          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2420             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2421          ENDDO
2422       ENDIF
2423
2424       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2425          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2426         
2427             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2428                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2429                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2430             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2431                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2432             ENDDO
2433             
2434          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2435             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2436                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2437                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2438                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2439
2440             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2441                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2442                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2443                                           nbgp )
2444                ENDDO
2445             ENDDO
2446          ENDIF
2447       ENDIF
2448
2449       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2450          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2451                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2452                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2453                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2454
2455          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2456             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2457                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2458                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2459             ENDDO
2460          ENDDO
2461       ENDIF
2462
2463    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2464
2465!------------------------------------------------------------------------------!
2466! Description:
2467! ------------
2468!> Reads uvem lookup table information.
2469!------------------------------------------------------------------------------!
2470    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2471       
2472       USE indices,                                                            &
2473           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2474
2475       IMPLICIT NONE
2476
2477       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2478
2479
2480       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2481       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2482       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2483       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2484       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2485!
2486!--    Input via uv exposure model lookup table input
2487       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2488
2489#if defined ( __netcdf )
2490!
2491!--       Open file in read-only mode
2492          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2493                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2494!
2495!--       At first, inquire all variable names.
2496!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2497          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2498!
2499!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2500          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2501          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2502!
2503!--       uvem integration
2504          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2505             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2506!
2507!--          Input 2D uvem integration.
2508             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2509             
2510             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2511          ELSE
2512             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2513          ENDIF
2514!
2515!--       uvem irradiance
2516          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2517             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2518!
2519!--          Input 2D uvem irradiance.
2520             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2521             
2522             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2523          ELSE
2524             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2525          ENDIF
2526!
2527!--       uvem porjection areas
2528          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2529             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2530!
2531!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2532             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2533           
2534             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2535          ELSE
2536             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2537          ENDIF
2538!
2539!--       uvem radiance
2540          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2541             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2542!
2543!--          Input 3D uvem radiance
2544             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2545             
2546             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2547          ELSE
2548             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2549          ENDIF
2550!
2551!--       Read building obstruction
2552          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2553             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2554!--          Input 3D uvem building obstruction
2555              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2556              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2557          ELSE
2558             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2559          ENDIF
2560!
2561          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2562             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2563!
2564!--          Input 3D uvem building obstruction
2565             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2566!
2567             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2568                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2569          ELSE
2570             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2571          ENDIF
2572!
2573!--       Close uvem lookup table input file
2574          CALL close_input_file( id_uvem )
2575#else
2576          CONTINUE
2577#endif
2578       ENDIF
2579    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2580
2581!------------------------------------------------------------------------------!
2582! Description:
2583! ------------
2584!> Reads orography and building information.
2585!------------------------------------------------------------------------------!
2586    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2587
2588       USE control_parameters,                                                 &
2589           ONLY:  message_string, topography
2590
2591       USE grid_variables,                                                     &
2592           ONLY:  dx, dy   
2593           
2594       USE indices,                                                            &
2595           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2596
2597
2598       IMPLICIT NONE
2599
2600       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2601
2602
2603       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2604       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2605       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2606       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2607       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2608       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2609
2610       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2611!
2612!--    CPU measurement
2613       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2614
2615!
2616!--    Input via palm-input data standard
2617       IF ( input_pids_static )  THEN
2618#if defined ( __netcdf )
2619!
2620!--       Open file in read-only mode
2621          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2622                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2623!
2624!--       At first, inquire all variable names.
2625!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2626!--       or not.
2627          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2628!
2629!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2630          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2631          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2632!
2633!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2634          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2635          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2636          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2637          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2638          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2639          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2640!
2641!--       Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2642          IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2643             message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' // &
2644                              'x- and/or y-direction ' //                      &
2645                              'do not match the respective model dimension'
2646             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
2647          ENDIF
2648!
2649!--       Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2650!--       grid spacing in the model.
2651          IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.  &
2652               ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
2653             message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' // &
2654                              'in x- and/or y-direction ' //                   &
2655                              'do not match the respective model grid spacing.'
2656             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
2657          ENDIF
2658!
2659!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2660          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2661             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2662             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2663                                 .FALSE., 'zt' )
2664!
2665!--          Input 2D terrain height.
2666             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2667             
2668             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2669                                nxl, nxr, nys, nyn )
2670
2671          ELSE
2672             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2673          ENDIF
2674
2675!
2676!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2677!--       as well as lod attribute
2678          buildings_f%from_file = .FALSE.
2679          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2680             buildings_f%from_file = .TRUE.
2681             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2682                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2683
2684             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2685                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2686
2687!
2688!--          Read 2D buildings
2689             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2690                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2691
2692                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2693                                   buildings_f%var_2d,                         &
2694                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2695             ELSE
2696                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2697                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2698                                 'properly for buildings_2d.'
2699                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2700                               1, 2, 0, 6, 0 )
2701             ENDIF
2702          ENDIF
2703!
2704!--       If available, also read 3D building information. If both are
2705!--       available, use 3D information.
2706          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2707             buildings_f%from_file = .TRUE.
2708             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2709                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2710
2711             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2712                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2713
2714             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2715                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2716!
2717!--          Read 3D buildings
2718             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2719                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2720                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2721
2722                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2723                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2724                buildings_f%var_3d = 0
2725               
2726                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2727                                   buildings_f%var_3d,                         &
2728                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2729             ELSE
2730                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2731                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2732                                 'properly for buildings_3d.'
2733                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2734                               1, 2, 0, 6, 0 )
2735             ENDIF
2736          ENDIF
2737!
2738!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2739!--       for mapping buildings on top of orography.
2740          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2741             building_id_f%from_file = .TRUE.
2742             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2743                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2744                                 'building_id' )
2745
2746             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2747             
2748             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2749                                nxl, nxr, nys, nyn )
2750          ELSE
2751             building_id_f%from_file = .FALSE.
2752          ENDIF
2753!
2754!--       Read building_type and required attributes.
2755          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2756             building_type_f%from_file = .TRUE.
2757             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2758                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2759                                 'building_type' )
2760
2761             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2762
2763             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2764                                nxl, nxr, nys, nyn )
2765
2766          ELSE
2767             building_type_f%from_file = .FALSE.
2768          ENDIF
2769!
2770!--       Close topography input file
2771          CALL close_input_file( id_topo )
2772#else
2773          CONTINUE
2774#endif
2775!
2776!--    ASCII input
2777       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2778             
2779          DO  ii = 0, io_blocks-1
2780             IF ( ii == io_group )  THEN
2781
2782                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2783                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2784!
2785!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2786!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2787                skip_n_rows = 0
2788                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2789                   READ( 90, * )
2790                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2791                ENDDO
2792!
2793!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2794!--             column until nxl-1 is reached
2795                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2796                DO  j = nyn, nys, -1
2797                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2798                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2799                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2800                ENDDO
2801
2802                GOTO 12
2803
2804 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2805                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2806                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2807
2808 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2809                                 TRIM( coupling_char )
2810                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2811
2812 12             CLOSE( 90 )
2813                buildings_f%from_file = .TRUE.
2814
2815             ENDIF
2816#if defined( __parallel )
2817             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2818#endif
2819          ENDDO
2820
2821       ENDIF
2822!
2823!--    End of CPU measurement
2824       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2825!
2826!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2827!--    are provided, also an ID and a type are required.
2828!--    Note, doing this check in check_parameters
2829!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2830       IF ( input_pids_static )  THEN
2831          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2832               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2833             message_string = 'If building heights are prescribed in ' //      &
2834                              'static input file, also an ID is required.'
2835             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2836          ENDIF
2837       ENDIF
2838!
2839!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2840!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2841!--    topography initialization.
2842       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2843          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2844          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2845       ENDIF
2846!
2847!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2848!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2849!--    lateral boundaries.
2850       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2851          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2852          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2853                                      nbgp )
2854       ENDIF
2855
2856       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2857          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2858          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2859                                       nbgp )
2860       ENDIF
2861
2862    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2863
2864!------------------------------------------------------------------------------!
2865! Description:
2866! ------------
2867!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2868!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2869!> model (COSMO) by Inifor.
2870!------------------------------------------------------------------------------!
2871    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2872
2873       USE arrays_3d,                                                          &
2874           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2875
2876       USE control_parameters,                                                 &
2877           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
2878                  message_string, neutral
2879
2880       USE indices,                                                            &
2881           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2882
2883       IMPLICIT NONE
2884
2885       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2886
2887       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2888       
2889       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2890       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
2891       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2892
2893       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2894
2895!
2896!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2897       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2898!
2899!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2900!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2901!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2902!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2903!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2904!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2905!--    boundaries in case of Dirichlet.
2906!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2907!--    at the end of this routine.
2908       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2909       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2910
2911!
2912!--    CPU measurement
2913       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2914
2915#if defined ( __netcdf )
2916!
2917!--    Open file in read-only mode
2918       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2919                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2920
2921!
2922!--    At first, inquire all variable names.
2923       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2924!
2925!--    Allocate memory to store variable names.
2926       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2927       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2928!
2929!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2930       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2931       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2932!
2933!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2934!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2935       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2936       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2937       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2938       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2939
2940!
2941!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2942!--    checks are performed directly here and not called from
2943!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2944!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2945!--    Inifor grid.
2946       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2947            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2948          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2949                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2950                           'points.'
2951          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2952       ENDIF
2953
2954       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2955          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2956                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2957                           'points.'
2958          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2959       ENDIF
2960!
2961!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2962!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2963       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2964          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2965          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2966       ENDIF
2967       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2968          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2969          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2970       ENDIF
2971!
2972!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2973!--    driver and numeric grid.
2974!--    Please note, depending on compiler options both may be
2975!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2976!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2977!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2978!--    for exactly matching values.
2979       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2980                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2981            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2982                      > 10E-1 ) )  THEN
2983          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2984                           'match the numeric grid.'
2985          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2986       ENDIF
2987!
2988!--    Read initial geostrophic wind components at
2989!--    t = 0 (index 1 in file).
2990       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2991          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2992          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2993
2994          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2995                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2996!
2997!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2998          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2999
3000          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
3001       ELSE
3002          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
3003       ENDIF
3004       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
3005          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
3006          init_3d%vg_init = 0.0_wp
3007
3008          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
3009                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
3010!
3011!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3012          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
3013
3014          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
3015       ELSE
3016          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
3017       ENDIF
3018!
3019!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
3020!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
3021!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
3022!--    grids with one element less in the x-, y-,
3023!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
3024!--    into separate loops. 
3025!--    Read u-component
3026       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
3027!
3028!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3029          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
3030                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3031          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
3032                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3033!
3034!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3035          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3036             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
3037             init_3d%u_init = 0.0_wp
3038
3039             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3040                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
3041!
3042!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3043             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
3044!
3045!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3046          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3047             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3048                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
3049                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
3050                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
3051                                dynamic_3d )
3052!
3053!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
3054!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
3055!--          conditions.
3056             IF ( nxl == 0 )                                                   &
3057                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
3058!
3059!--          Set bottom and top-boundary
3060             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
3061             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
3062             
3063          ENDIF
3064          init_3d%from_file_u = .TRUE.
3065       ELSE
3066          message_string = 'Missing initial data for u-component'
3067          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3068       ENDIF
3069!
3070!--    Read v-component
3071       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
3072!
3073!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3074          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
3075                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3076          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
3077                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3078!
3079!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3080          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3081             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
3082             init_3d%v_init = 0.0_wp
3083
3084             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3085                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
3086!
3087!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3088             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
3089!
3090!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3091          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3092         
3093             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3094                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
3095                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
3096                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
3097                                dynamic_3d )
3098!
3099!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
3100!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
3101!--          conditions.
3102             IF ( nys == 0 )                                                   &
3103                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
3104!
3105!--          Set bottom and top-boundary
3106             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
3107             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
3108             
3109          ENDIF
3110          init_3d%from_file_v = .TRUE.
3111       ELSE
3112          message_string = 'Missing initial data for v-component'
3113          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3114       ENDIF
3115!
3116!--    Read w-component
3117       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3118!
3119!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3120          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3121                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3122          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3123                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3124!
3125!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3126          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3127             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3128             init_3d%w_init = 0.0_wp
3129
3130             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3131                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3132!
3133!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3134             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3135!
3136!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3137          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3138
3139             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3140                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3141                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3142                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3143                                dynamic_3d )
3144!
3145!--          Set bottom and top-boundary                               
3146             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3147             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3148             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3149
3150          ENDIF
3151          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3152       ELSE
3153          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3154          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3155       ENDIF
3156!
3157!--    Read potential temperature
3158       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3159          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3160!
3161!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3162             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3163                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3164             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3165                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3166!
3167!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3168             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3169                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3170
3171                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3172                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3173!
3174!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3175!--             profil
3176                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3177                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3178!
3179!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3180             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3181
3182                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3183                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3184                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3185                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3186                                   dynamic_3d )
3187                                   
3188!
3189!--             Set bottom and top-boundary
3190                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3191                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3192
3193             ENDIF
3194             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3195          ELSE
3196             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3197                              'potential temperature'
3198             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3199          ENDIF
3200       ENDIF
3201!
3202!--    Read mixing ratio
3203       IF ( humidity )  THEN
3204          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3205!
3206!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3207             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3208                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3209             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3210                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3211!
3212!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3213             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3214                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3215
3216                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3217                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3218!
3219!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3220                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3221                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3222!
3223!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3224             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3225             
3226                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3227                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3228                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3229                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3230                                   dynamic_3d )
3231                                   
3232!
3233!--             Set bottom and top-boundary
3234                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3235                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3236               
3237             ENDIF
3238             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3239          ELSE
3240             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3241                              'mixing ratio'
3242             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3243          ENDIF
3244       ENDIF       
3245!
3246!--    Read chemistry variables.
3247!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3248       IF ( air_chemistry )  THEN
3249!
3250!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3251!--       and LOD's.
3252          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3253                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3254          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3255          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3256         
3257          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3258             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3259                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3260!
3261!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3262                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3263                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3264                                    .FALSE.,                                   &
3265                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3266                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3267                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3268                                    .FALSE.,                                   &
3269                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3270!
3271!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3272                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3273                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3274                                    'allowed.'
3275                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3276                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3277                ENDIF
3278!
3279!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3280                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3281                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3282                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3283!
3284!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3285                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3286                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3287               
3288                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3289             ENDIF
3290          ENDDO
3291       ENDIF
3292!
3293!--    Close input file
3294       CALL close_input_file( id_dynamic )
3295#endif
3296!
3297!--    End of CPU measurement
3298       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3299!
3300!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3301!--    checks depend on the LOD of the input data.
3302       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3303          check_passed = .TRUE.
3304          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3305             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3306                check_passed = .FALSE.
3307          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3308             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3309                check_passed = .FALSE.
3310          ENDIF
3311          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3312             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3313                              'not contain any _FillValues'
3314             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3315          ENDIF
3316       ENDIF
3317
3318       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3319          check_passed = .TRUE.
3320          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3321             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3322                check_passed = .FALSE.
3323          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3324             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3325                check_passed = .FALSE.
3326          ENDIF
3327          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3328             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3329                              'not contain any _FillValues'
3330             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3331          ENDIF
3332       ENDIF
3333
3334       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3335          check_passed = .TRUE.
3336          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3337             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3338                check_passed = .FALSE.
3339          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3340             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3341                check_passed = .FALSE.
3342          ENDIF
3343          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3344             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3345                              'not contain any _FillValues'
3346             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3347          ENDIF
3348       ENDIF
3349
3350       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3351          check_passed = .TRUE.
3352          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3353             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3354                check_passed = .FALSE.
3355          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3356             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3357                check_passed = .FALSE.
3358          ENDIF
3359          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3360             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3361                              'not contain any _FillValues'
3362             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3363          ENDIF
3364       ENDIF
3365
3366       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3367          check_passed = .TRUE.
3368          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3369             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3370                check_passed = .FALSE.
3371          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3372             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3373                check_passed = .FALSE.
3374          ENDIF
3375          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3376             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3377                              'not contain any _FillValues'
3378             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3379          ENDIF
3380       ENDIF
3381!
3382!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3383       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3384       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3385
3386    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3387   
3388!------------------------------------------------------------------------------!
3389! Description:
3390! ------------
3391!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3392!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3393!> model (COSMO) by Inifor.
3394!------------------------------------------------------------------------------!
3395    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3396
3397       USE control_parameters,                                                 &
3398           ONLY:  message_string
3399
3400       USE indices,                                                            &
3401           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3402
3403       IMPLICIT NONE
3404
3405       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names !< string containing all variables on file
3406     
3407       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3408       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3409
3410!
3411!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3412       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3413!
3414!--    CPU measurement
3415       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3416
3417#if defined ( __netcdf )
3418!
3419!--    Open file in read-only mode
3420       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3421                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3422
3423!
3424!--    At first, inquire all variable names.
3425       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3426!
3427!--    Allocate memory to store variable names.
3428       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3429       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3430!
3431!--    Read vertical dimension for soil depth.
3432       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3433          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3434                                                       'zsoil' )
3435!
3436!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3437!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3438!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3439!--    of clearness.
3440       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3441                                                    'x'  )
3442       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3443                                                    'y'  )
3444!
3445!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3446!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3447!--    are already performed
3448       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3449          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3450                           'does not match the number of numeric grid points.'
3451          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3452       ENDIF
3453!
3454!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3455!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3456       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3457          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3458          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3459       ENDIF
3460!
3461!--    Read initial data for soil moisture
3462       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3463!
3464!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3465          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3466                              init_3d%fill_msoil,                              &
3467                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3468          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3469                              init_3d%lod_msoil,                               &
3470                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3471!
3472!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3473          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3474             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3475
3476             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3477                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3478!
3479!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3480          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3481             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3482
3483            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3484                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3485                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3486
3487          ENDIF
3488          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3489       ENDIF
3490!
3491!--    Read soil temperature
3492       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3493!
3494!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3495          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3496                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3497                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3498          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3499                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3500                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3501!
3502!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3503          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3504             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3505
3506             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3507                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3508
3509!
3510!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3511          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3512             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3513             
3514             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3515                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3516                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3517          ENDIF
3518          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3519       ENDIF
3520!
3521!--    Close input file
3522       CALL close_input_file( id_dynamic )
3523#endif
3524!
3525!--    End of CPU measurement
3526       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3527
3528    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3529
3530!------------------------------------------------------------------------------!
3531! Description:
3532! ------------
3533!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3534!> (COSMO) by Inifor.
3535!------------------------------------------------------------------------------!
3536    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3537
3538       USE control_parameters,                                                 &
3539           ONLY:  air_chemistry, bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n,               &
3540                  bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, humidity, neutral,           &
3541                  nesting_offline, time_since_reference_point
3542
3543       USE indices,                                                            &
3544           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3545
3546       IMPLICIT NONE
3547       
3548       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3549       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3550       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3551       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3552!
3553!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3554       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3555
3556!
3557!--    CPU measurement
3558       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3559
3560#if defined ( __netcdf )
3561!
3562!--    Open file in read-only mode
3563       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3564                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3565!
3566!--    Initialize INIFOR forcing.
3567       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3568!
3569!--       At first, inquire all variable names.
3570          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3571!
3572!--       Allocate memory to store variable names.
3573          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3574          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3575!
3576!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3577          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3578                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3579
3580          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3581             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3582             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3583          ENDIF
3584!
3585!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3586          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3587                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3588          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3589                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3590
3591          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3592             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3593             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3594          ENDIF
3595          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3596             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3597             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3598          ENDIF
3599
3600!
3601!--       Read surface pressure
3602          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3603                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3604             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3605             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3606                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3607                                nest_offl%surface_pressure )
3608          ENDIF
3609!
3610!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3611          nest_offl%init = .TRUE.
3612
3613       ENDIF
3614
3615!
3616!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3617!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3618!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3619       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3620                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3621                        - 1
3622       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3623!
3624!--    Read geostrophic wind components
3625       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3626          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3627                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3628          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3629                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3630       ENDDO
3631!
3632!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3633!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3634!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3635!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3636!--    and south domain boundary for the u-component.
3637!--    Note, lateral data is also accessed by parallel IO, which is the reason
3638!--    why different arguments are passed depending on the boundary control
3639!--    flags. Cores that do not belong to the respective boundary just make
3640!--    a dummy read with count = 0, just in order to participate the collective
3641!--    operation.
3642!--    Read data for western boundary   
3643       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                     &
3644                          nest_offl%u_left,                                    & ! array to be read
3645                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                    & ! start index y direction
3646                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    & ! start index z direction
3647                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         & ! start index time dimension
3648                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),                & ! number of elements along y
3649                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),            & ! number of elements alogn z
3650                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        & ! number of time steps (2 or 0)
3651                          .TRUE. )                                               ! parallel IO when compiled accordingly
3652     
3653       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                     &
3654                          nest_offl%v_left,                                    &
3655                          MERGE( nysv, 1, bc_dirichlet_l),                     &
3656                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3657                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         &
3658                          MERGE( nyn-nysv+1, 0, bc_dirichlet_l),               &
3659                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),            &
3660                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        &
3661                          .TRUE. )                                       
3662
3663       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                     &
3664                          nest_offl%w_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%nzw, 0, bc_dirichlet_l),            &
3670                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        &
3671                          .TRUE. )   
3672
3673       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3674          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',                 &
3675                             nest_offl%pt_left,                                &
3676                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3677                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3678                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),      &
3679                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),             &
3680                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),         &
3681                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                     &
3682                             .TRUE. )
3683       ENDIF
3684
3685       IF ( humidity )  THEN
3686          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',                 &
3687                             nest_offl%q_left,                                 &
3688                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3689                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3690                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),      &
3691                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),             &
3692                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),         &
3693                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                     &
3694                             .TRUE. )
3695       ENDIF
3696       
3697       IF ( air_chemistry )  THEN
3698          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_l, 1)
3699             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3700                                   nest_offl%var_names_chem_l(n) ) )  THEN 
3701                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3702                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_l(n) ),              &
3703                           nest_offl%chem_left(:,:,:,n),                       &
3704                           MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                   &
3705                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                   &
3706                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),        &
3707                           MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),               &
3708                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),           &
3709                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                       &
3710                           .TRUE. )
3711                nest_offl%chem_from_file_l(n) = .TRUE.
3712             ENDIF
3713          ENDDO
3714       ENDIF
3715!
3716!--    Read data for eastern boundary   
3717       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                    &
3718                          nest_offl%u_right,                                   &
3719                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3720                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3721                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3722                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),                &
3723                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),            &
3724                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3725                          .TRUE. )                                             
3726     
3727       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                    &
3728                          nest_offl%v_right,                                   &
3729                          MERGE( nysv, 1, bc_dirichlet_r),                     &
3730                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3731                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3732                          MERGE( nyn-nysv+1, 0, bc_dirichlet_r),               &
3733                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),            &
3734                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3735                          .TRUE. )                                             
3736
3737       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                    &
3738                          nest_offl%w_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%nzw, 0, bc_dirichlet_r),            &
3744                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3745                          .TRUE. )   
3746
3747       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3748          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',                &
3749                             nest_offl%pt_right,                               &
3750                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3751                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3752                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),      &
3753                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),             &
3754                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),         &
3755                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                     &
3756                             .TRUE. )
3757       ENDIF
3758
3759       IF ( humidity )  THEN
3760          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',                &
3761                             nest_offl%q_right,                                &
3762                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3763                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3764                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),      &
3765                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),             &
3766                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),         &
3767                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                     &
3768                             .TRUE. )
3769       ENDIF
3770       
3771       IF ( air_chemistry )  THEN
3772          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_r, 1)
3773             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3774                                   nest_offl%var_names_chem_r(n) ) )  THEN     
3775                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3776                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_r(n) ),              &
3777                           nest_offl%chem_right(:,:,:,n),                      &
3778                           MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                   &
3779                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                   &
3780                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),        &
3781                           MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),               &
3782                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),           &
3783                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                       &
3784                           .TRUE. )
3785                nest_offl%chem_from_file_r(n) = .TRUE.
3786             ENDIF
3787          ENDDO
3788       ENDIF
3789!
3790!--    Read data for northern boundary
3791       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                    & ! array to be read
3792                          nest_offl%u_north,                                   & ! start index x direction
3793                          MERGE( nxlu, 1, bc_dirichlet_n ),                    & ! start index z direction
3794                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3795                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3796                          MERGE( nxr-nxlu+1, 0, bc_dirichlet_n ),              & ! number of elements alogn z
3797                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3798                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3799                          .TRUE. )                                             
3800                                                                               
3801       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                    & ! array to be read
3802                          nest_offl%v_north,                                   & ! start index x direction
3803                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index z direction
3804                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3805                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3806                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),               & ! number of elements alogn z
3807                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3808                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3809                          .TRUE. )                                             
3810                                                                               
3811       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                    & ! array to be read
3812                          nest_offl%w_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%nzw, 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                                                                               
3821       IF ( .NOT. neutral )  THEN                                             
3822          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',                & ! array to be read
3823                             nest_offl%pt_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       IF ( humidity )  THEN                                                   
3833          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',                & ! array to be read
3834                             nest_offl%q_north,                                & ! start index x direction
3835                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index z direction
3836                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index time dimension
3837                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),     & ! number of elements along x
3838                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),            & ! number of elements alogn z
3839                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3840                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3841                             .TRUE. )                                             
3842       ENDIF                                                                   
3843                                                                               
3844       IF ( air_chemistry )  THEN                                             
3845          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_n, 1)                     
3846             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3847                                   nest_offl%var_names_chem_n(n) ) )  THEN     
3848                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3849                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_n(n) ),              &
3850                           nest_offl%chem_north(:,:,:,n),                      &
3851                           MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                  &
3852                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                  &
3853                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),       &
3854                           MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),              &
3855                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),          &
3856                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                      &
3857                           .TRUE. )
3858                nest_offl%chem_from_file_n(n) = .TRUE.
3859             ENDIF
3860          ENDDO
3861       ENDIF
3862!
3863!--    Read data for southern boundary
3864       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                    & ! array to be read
3865                          nest_offl%u_south,                                   & ! start index x direction
3866                          MERGE( nxlu, 1, bc_dirichlet_s ),                    & ! start index z direction
3867                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
3868                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
3869                          MERGE( nxr-nxlu+1, 0, bc_dirichlet_s ),              & ! number of elements alogn z
3870                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3871                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3872                          .TRUE. )                                             
3873                                                                               
3874       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                    & ! array to be read
3875                          nest_offl%v_south,                                   & ! start index x direction
3876                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index z direction
3877                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
3878                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
3879                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),               & ! number of elements alogn z
3880                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3881                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3882                          .TRUE. )                                             
3883                                                                               
3884       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                    & ! array to be read
3885                          nest_offl%w_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%nzw, 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                                                                               
3894       IF ( .NOT. neutral )  THEN                                             
3895          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',                & ! array to be read
3896                             nest_offl%pt_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       IF ( humidity )  THEN                                                   
3906          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',                & ! array to be read
3907                             nest_offl%q_south,                                & ! start index x direction
3908                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index z direction
3909                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index time dimension
3910                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),     & ! number of elements along x
3911                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),            & ! number of elements alogn z
3912                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3913                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3914                             .TRUE. )                                             
3915       ENDIF                                                                   
3916                                                                               
3917       IF ( air_chemistry )  THEN                                             
3918          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_s, 1)                     
3919             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3920                                   nest_offl%var_names_chem_s(n) ) )  THEN     
3921                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3922                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_s(n) ),              &
3923                           nest_offl%chem_south(:,:,:,n),                      &
3924                           MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                  &
3925                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                  &
3926                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),       &
3927                           MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),              &
3928                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),          &
3929                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                      &
3930                           .TRUE. )
3931                nest_offl%chem_from_file_s(n) = .TRUE.
3932             ENDIF
3933          ENDDO
3934       ENDIF
3935!
3936!--    Top boundary
3937       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3938                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3939                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3940                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3941
3942       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3943                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3944                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3945                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3946                             
3947       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3948                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3949                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3950                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3951                             
3952       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3953          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3954                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3955                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3956                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3957       ENDIF
3958       IF ( humidity )  THEN
3959          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3960                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3961                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3962                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3963       ENDIF
3964       
3965       IF ( air_chemistry )  THEN
3966          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_t, 1)
3967             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3968                                   nest_offl%var_names_chem_t(n) ) )  THEN     
3969                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3970                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_t(n) ),           &
3971                              nest_offl%chem_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,n),       &
3972                              nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                  &
3973                              nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3974                nest_offl%chem_from_file_t(n) = .TRUE.
3975             ENDIF
3976          ENDDO
3977       ENDIF
3978
3979!
3980!--    Close input file
3981       CALL close_input_file( id_dynamic )
3982#endif
3983!
3984!--    End of CPU measurement
3985       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3986
3987    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3988
3989
3990!------------------------------------------------------------------------------!
3991! Description:
3992! ------------
3993!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3994!------------------------------------------------------------------------------!
3995    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3996
3997       USE control_parameters,                                                 &
3998           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
3999
4000       IMPLICIT NONE
4001
4002!
4003!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
4004       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
4005          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
4006                            'input file ' //                                   &
4007                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
4008          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
4009       ENDIF
4010!
4011!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
4012!--    prescribed.
4013       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
4014            INDEX( initializing_actions, 'inifor' ) /= 0 )  THEN
4015          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
4016                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
4017                           TRIM( coupling_char )
4018          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
4019       ENDIF
4020
4021    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
4022
4023!------------------------------------------------------------------------------!
4024! Description:
4025! ------------
4026!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
4027!------------------------------------------------------------------------------!
4028    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4029
4030       USE arrays_3d,                                                          &
4031           ONLY:  zu
4032
4033       USE control_parameters,                                                 &
4034           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
4035
4036       USE indices,                                                            &
4037           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys, wall_flags_0
4038
4039       IMPLICIT NONE
4040
4041       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
4042       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
4043       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
4044
4045       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
4046
4047!
4048!--    Return if no static input file is available
4049       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
4050!
4051!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
4052       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4053          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
4054             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
4055             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
4056          ENDIF
4057       ENDIF
4058!
4059!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
4060!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
4061!--    systems might be implemented later.
4062!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
4063       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
4064          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4065                           'allowed to have missing data'
4066          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
4067       ENDIF
4068!
4069!--    Check for negative terrain heights
4070       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
4071          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4072                           'allowed to have negative values'
4073          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
4074       ENDIF
4075!
4076!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
4077!--    to numeric grid.
4078       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4079          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4080             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
4081                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
4082                                 'data points along the vertical coordinate.'
4083                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
4084             ENDIF
4085
4086             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
4087                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
4088                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
4089                                 'coordinate do not match numeric grid.'
4090                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, myid, 6, 0 )
4091             ENDIF
4092          ENDIF
4093       ENDIF
4094
4095!
4096!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
4097!--    if no urban surface and land surface model are applied.
4098       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
4099!
4100!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
4101!--    static input file is used.
4102       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
4103              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
4104              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
4105              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
4106             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
4107          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
4108                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
4109                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
4110                           'soil_type and water_type are '//                   &
4111                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
4112                           'also building_type is required'
4113          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
4114       ENDIF
4115!
4116!--    Check for general availability of input variables.
4117!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
4118!--    root_area_dens_s are required.
4119       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4120          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
4121             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
4122                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4123                                 'vegetation_pars is required'
4124                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
4125             ENDIF
4126             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
4127                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4128                                 'root_area_dens_s is required'
4129                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
4130             ENDIF
4131          ENDIF
4132       ENDIF
4133!
4134!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
4135       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4136          check_passed = .TRUE.
4137          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4138             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
4139                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4140             ENDIF
4141          ELSE
4142             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
4143                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4144             ENDIF
4145          ENDIF
4146          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4147             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
4148                              'soil_pars is required'
4149             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
4150          ENDIF
4151       ENDIF
4152!
4153!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
4154       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
4155          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
4156                           'is required'
4157          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, myid, 6, 0 )
4158       ENDIF
4159!
4160!--    Buildings require an ID.
4161       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
4162          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
4163                           'is required'
4164          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, myid, 6, 0 )
4165       ENDIF
4166!
4167!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
4168       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4169          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
4170             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
4171                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
4172                                 'building_pars is required'
4173                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
4174             ENDIF
4175          ENDIF
4176       ENDIF
4177!
4178!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
4179!--    filtering algorithm).
4180       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
4181       THEN
4182          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
4183                           'is required'
4184          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
4185       ENDIF       
4186!
4187!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
4188       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4189          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
4190             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
4191                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
4192                                 'albedo_pars is required'
4193                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
4194             ENDIF
4195          ENDIF
4196       ENDIF
4197!
4198!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
4199       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4200          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4201             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
4202                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4203                                 'pavement_pars is required'
4204                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
4205             ENDIF
4206          ENDIF
4207       ENDIF
4208!
4209!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
4210!--    is required.
4211       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4212          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4213             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
4214                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4215                                 'pavement_subsurface_pars is required'
4216                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4217             ENDIF
4218          ENDIF
4219       ENDIF
4220!
4221!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4222       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4223          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4224             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4225                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4226                                 'water_pars is required'
4227                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4228             ENDIF
4229          ENDIF
4230       ENDIF
4231!
4232!--    Check for local consistency of the input data.
4233       DO  i = nxl, nxr
4234          DO  j = nys, nyn
4235!
4236!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4237!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4238!--          must be set to a non­missing value.
4239             IF ( land_surface  .AND.  .NOT. 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                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4243                   WRITE( message_string, * )                                  &
4244                                    'At least one of the parameters '//        &
4245                                    'vegetation_type, pavement_type, '     //  &
4246                                    'or water_type must be set '//             &
4247                                    'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4248                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4249                ENDIF
4250             ELSEIF ( land_surface  .AND.  urban_surface )  THEN
4251                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4252                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4253                     building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.&
4254                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4255                   WRITE( message_string, * )                                  &
4256                                 'At least one of the parameters '//           &
4257                                 'vegetation_type, pavement_type, '  //        &
4258                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4259                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4260                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4261                ENDIF
4262             ENDIF
4263               
4264!
4265!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4266!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4267             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4268                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4269                check_passed = .TRUE.
4270                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4271                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4272                      check_passed = .FALSE.
4273                ELSE
4274                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4275                      check_passed = .FALSE.
4276                ENDIF
4277
4278                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4279                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4280                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4281                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4282                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4283                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4284                ENDIF
4285             ENDIF
4286!
4287!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4288!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4289!--          be larger than 1.
4290             n_surf = 0
4291             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4292                n_surf = n_surf + 1
4293             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4294                n_surf = n_surf + 1
4295             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4296                n_surf = n_surf + 1
4297
4298             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4299                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4300                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4301                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4302                                 'must be provided.'
4303                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4304                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4305                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4306                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4307                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4308                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4309                                 'must be provided.'
4310                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4311                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4312                ENDIF
4313             ENDIF
4314!
4315!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4316!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4317!--          etc..
4318             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4319!
4320!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4321                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4322                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4323                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4324                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4325                ENDIF
4326!
4327!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4328!--             this type is set.
4329                IF (                                                           &
4330                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
4331                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
4332                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
4333                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4334                  )  .OR.                                                      &
4335                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
4336                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
4337                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
4338                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4339                  )  .OR.                                                      &
4340                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
4341                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
4342                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
4343                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4344                  ) )  THEN
4345                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4346                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4347                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4348                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4349                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
4350                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4351                ENDIF
4352!
4353!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
4354!--             if this type is not set.
4355                IF (                                                           &
4356                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4357                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
4358                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
4359                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4360                  )  .OR.                                                      &
4361                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
4362                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
4363                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
4364                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4365                  )  .OR.                                                      &
4366                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
4367                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
4368                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
4369                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4370                  ) )  THEN
4371                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4372                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4373                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
4374                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
4375                             'given type.'
4376                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
4377                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4378                ENDIF
4379             ENDIF
4380!
4381!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
4382!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
4383!--          vegetation_type can be overwritten.
4384             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4385                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4386                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
4387                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
4388                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
4389                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
4390                                       'this location must be set.'
4391                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
4392                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4393                   ENDIF
4394                ENDIF
4395             ENDIF
4396!
4397!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
4398!--          be set.
4399             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4400                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4401                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
4402                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
4403                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
4404                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
4405                                       'must be set at this location.'
4406                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
4407                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4408                   ENDIF
4409                ENDIF
4410             ENDIF
4411!
4412!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
4413!--          must be set.
4414             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4415                check_passed = .TRUE.
4416                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4417                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
4418                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4419                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4420                   ENDIF
4421                ELSE
4422                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
4423                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4424                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4425                   ENDIF
4426                ENDIF
4427                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4428                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
4429                                    'soil_pars at this location must be set.'
4430                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
4431                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4432                ENDIF
4433             ENDIF
4434
4435!
4436!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
4437!--          must be set.
4438             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4439                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4440                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4441                             building_pars_f%fill ) )  THEN
4442                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
4443                                       'parameters of building_pars at this '//&
4444                                       'location must be set.'
4445                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
4446                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4447                   ENDIF
4448                ENDIF
4449             ENDIF
4450!
4451!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
4452!--          Please note, buildings are already processed and filtered.
4453!--          For this reason, consistency checks are based on wall_flags_0
4454!--          rather than buildings_f (buildings are represented by bit 6 in
4455!--          wall_flags_0).
4456             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
4457                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4458                     building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill  .OR.    &
4459               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4460                     building_type_f%var(j,i) /= building_type_f%fill )  THEN
4461                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //      &
4462                                   'building is set requires a type ' //       &
4463                                   '( and vice versa ) in case the ' //        &
4464                                   'urban-surface model is applied. ' //       &
4465                                   'i, j = ', i, j
4466                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',            &
4467                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4468                ENDIF
4469             ENDIF
4470!
4471!--          Check if at each location where a building is present also an ID
4472!--          is set and vice versa.
4473             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4474                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4475                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill  .OR.       &
4476               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4477                     building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
4478                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //     &
4479                                   'building is set requires an ID ' //       &
4480                                   '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4481                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',           &
4482                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4483                ENDIF
4484             ENDIF
4485!
4486!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
4487             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4488                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4489                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4490                   WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '//   &
4491                                              'requires an ID.', i, j
4492                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',           &
4493                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4494                ENDIF
4495             ENDIF
4496!
4497!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
4498!--          must be set.
4499             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4500                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4501                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
4502                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
4503                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
4504                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
4505                                       'location must be set.'
4506                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
4507                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4508                   ENDIF
4509                ENDIF
4510             ENDIF
4511
4512!
4513!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
4514!--          of pavement_pars must be set at this location.
4515             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4516                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4517                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4518                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
4519                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4520                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
4521                                       'location must be set.'
4522                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
4523                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4524                   ENDIF
4525                ENDIF
4526             ENDIF
4527!
4528!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
4529!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
4530!--          location.
4531             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4532                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4533                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
4534                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
4535                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4536                                       'parameters of '                  //    &
4537                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
4538                                       'location must be set.'
4539                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
4540                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4541                   ENDIF
4542                ENDIF
4543             ENDIF
4544
4545!
4546!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
4547!--          must be set  at this location.
4548             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4549                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4550                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
4551                             water_pars_f%fill ) )  THEN
4552                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
4553                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
4554                                       'location must be set.'
4555                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
4556                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4557                   ENDIF
4558                ENDIF
4559             ENDIF
4560
4561          ENDDO
4562       ENDDO
4563
4564    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4565
4566!------------------------------------------------------------------------------!
4567! Description:
4568! ------------
4569!> Resize 8-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4570!------------------------------------------------------------------------------!
4571    SUBROUTINE resize_array_2d_int8( var, js, je, is, ie )
4572   
4573       IMPLICIT NONE
4574
4575       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4576       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4577       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4578       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4579       
4580       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4581       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4582!
4583!--    Allocate temporary variable
4584       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4585!
4586!--    Temporary copy of the variable
4587       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4588!
4589!--    Resize the array
4590       DEALLOCATE( var )
4591       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4592!
4593!--    Transfer temporary copy back to original array
4594       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4595
4596    END SUBROUTINE resize_array_2d_int8
4597   
4598!------------------------------------------------------------------------------!
4599! Description:
4600! ------------
4601!> Resize 32-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4602!------------------------------------------------------------------------------!
4603    SUBROUTINE resize_array_2d_int32( var, js, je, is, ie )
4604
4605       IMPLICIT NONE
4606       
4607       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4608       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4609       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4610       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4611
4612       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4613       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4614!
4615!--    Allocate temporary variable
4616       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4617!
4618!--    Temporary copy of the variable
4619       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4620!
4621!--    Resize the array
4622       DEALLOCATE( var )
4623       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4624!
4625!--    Transfer temporary copy back to original array
4626       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4627
4628    END SUBROUTINE resize_array_2d_int32
4629   
4630!------------------------------------------------------------------------------!
4631! Description:
4632! ------------
4633!> Resize 8-bit 3D Integer array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4634!------------------------------------------------------------------------------!
4635    SUBROUTINE resize_array_3d_int8( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4636
4637       IMPLICIT NONE
4638
4639       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4640       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4641       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4642       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4643       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4644       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4645       
4646       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4647       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4648!
4649!--    Allocate temporary variable
4650       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4651!
4652!--    Temporary copy of the variable
4653       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4654!
4655!--    Resize the array
4656       DEALLOCATE( var )
4657       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4658!
4659!--    Transfer temporary copy back to original array
4660       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4661
4662    END SUBROUTINE resize_array_3d_int8
4663   
4664!------------------------------------------------------------------------------!
4665! Description:
4666! ------------
4667!> Resize 3D Real array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4668!------------------------------------------------------------------------------!
4669    SUBROUTINE resize_array_3d_real( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4670
4671       IMPLICIT NONE
4672
4673       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4674       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4675       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4676       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4677       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4678       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4679       
4680       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4681       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4682!
4683!--    Allocate temporary variable
4684       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4685!
4686!--    Temporary copy of the variable
4687       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4688!
4689!--    Resize the array
4690       DEALLOCATE( var )
4691       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4692!
4693!--    Transfer temporary copy back to original array
4694       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4695
4696    END SUBROUTINE resize_array_3d_real
4697   
4698!------------------------------------------------------------------------------!
4699! Description:
4700! ------------
4701!> Resize 4D Real array: (:,:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4702!------------------------------------------------------------------------------!
4703    SUBROUTINE resize_array_4d_real( var, k1s, k1e, k2s, k2e, js, je, is, ie )
4704
4705       IMPLICIT NONE
4706       
4707       INTEGER(iwp) ::  je  !< upper index bound along y direction
4708       INTEGER(iwp) ::  js  !< lower index bound along y direction
4709       INTEGER(iwp) ::  ie  !< upper index bound along x direction
4710       INTEGER(iwp) ::  is  !< lower index bound along x direction
4711       INTEGER(iwp) ::  k1e !< upper bound of treated array in z-direction 
4712       INTEGER(iwp) ::  k1s !< lower bound of treated array in z-direction
4713       INTEGER(iwp) ::  k2e !< upper bound of treated array along parameter space 
4714       INTEGER(iwp) ::  k2s !< lower bound of treated array along parameter space 
4715       
4716       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4717       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4718!
4719!--    Allocate temporary variable
4720       ALLOCATE( var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4721!
4722!--    Temporary copy of the variable
4723       var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4724!
4725!--    Resize the array
4726       DEALLOCATE( var )
4727       ALLOCATE( var(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4728!
4729!--    Transfer temporary copy back to original array
4730       var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4731
4732    END SUBROUTINE resize_array_4d_real
4733   
4734!------------------------------------------------------------------------------!
4735! Description:
4736! ------------
4737!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
4738!------------------------------------------------------------------------------!
4739    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
4740
4741       IMPLICIT NONE
4742
4743       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4744       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4745       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4746       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4747
4748       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4749       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4750       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4751       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4752
4753
4754       kl = LBOUND(var,1)
4755       ku = UBOUND(var,1)
4756       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4757
4758       DO  k = kl, ku
4759
4760          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4761
4762          IF ( kk < ku )  THEN
4763             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4764                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
4765                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
4766                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
4767                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4768
4769             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4770                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
4771                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
4772                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
4773                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4774             ENDIF
4775!
4776!--       Extrapolate
4777          ELSE
4778
4779             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
4780                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
4781                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4782
4783          ENDIF
4784
4785       ENDDO
4786       var(:) = var_tmp(:)
4787
4788       DEALLOCATE( var_tmp )
4789
4790
4791    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
4792
4793
4794!------------------------------------------------------------------------------!
4795! Description:
4796! ------------
4797!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4798!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4799!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4800!------------------------------------------------------------------------------!
4801    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4802                                                      z_grid, z_file,          &
4803                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4804                                                      nzb_file, nzt_file )
4805
4806       IMPLICIT NONE
4807
4808       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4809       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4810       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4811       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4812       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4813       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4814       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4815
4816!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4817
4818       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4819       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4820       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4821       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4822
4823       ku = nzt_file
4824
4825       DO  k = nzb_var, nzt_var
4826!
4827!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4828          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4829!
4830!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4831!--       interpolate the data
4832          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4833             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4834                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4835                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4836                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4837
4838             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4839                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4840                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4841                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4842             ENDIF
4843!
4844!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4845          ELSE
4846             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4847                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4848                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4849
4850          ENDIF
4851
4852       ENDDO
4853
4854    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4855
4856!------------------------------------------------------------------------------!
4857! Description:
4858! ------------
4859!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4860!------------------------------------------------------------------------------!
4861    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4862
4863       IMPLICIT NONE
4864
4865       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4866       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4867       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4868       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4869       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4870       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4871       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4872
4873       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4874       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4875       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var    !< treated variable
4876       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE