source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 4190

Last change on this file since 4190 was 4190, checked in by suehring, 2 years ago

Implement external radiation forcing also for level-of-detail = 2 (horizontally 2D radiation)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 302.9 KB
Line 
1!> @file netcdf_data_input_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: netcdf_data_input_mod.f90 4190 2019-08-27 15:42:37Z suehring $
27! type real_1d changed to real_1d_3d
28!
29! 4186 2019-08-23 16:06:14Z suehring
30! Minor formatting adjustments
31!
32! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
33! Corrected "Former revisions" section
34!
35! 4178 2019-08-21 11:13:06Z suehring
36! Implement input of external radiation forcing. Therefore, provide public
37! subroutines and variables.
38!
39! 4150 2019-08-08 20:00:47Z suehring
40! Some variables are given the public attribute, in order to call netcdf input
41! from single routines
42!
43! 4125 2019-07-29 13:31:44Z suehring
44! To enable netcdf-parallel access for lateral boundary data (dynamic input),
45! zero number of elements are passed to the respective get_variable routine
46! for non-boundary cores.
47!
48! 4100 2019-07-17 08:11:29Z forkel
49! Made check for input_pids_dynamic and 'inifor' more general
50!
51! 4012 2019-05-31 15:19:05Z monakurppa
52!
53! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
54! Remove single location message
55!
56! 3976 2019-05-15 11:02:34Z hellstea
57! Remove unused variables from last commit
58!
59! 3969 2019-05-13 12:14:33Z suehring
60! - clean-up index notations for emission_values to eliminate magic numbers
61! - introduce temporary variable dum_var_5d as well as subroutines
62!   get_var_5d_real and get_var_5d_real_dynamic
63! - remove emission-specific code in generic get_variable routines
64! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data change netCDF LOD 1
65!   (default) emission_values to the following index order:
66!   z, y, x, species, category
67! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data
68!   changed netCDF LOD 2 pre-processed emission_values to the following index
69!   order: time, z, y, x, species
70! - in type chem_emis_att_type replace nspec with n_emiss_species
71!   but retained nspec for backward compatibility with salsa_mod. (E.C. Chan)
72!
73! 3961 2019-05-08 16:12:31Z suehring
74! Revise checks for building IDs and types
75!
76! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
77! Temporarily disabled some (faulty) checks for static driver.
78!
79! 3942 2019-04-30 13:08:30Z kanani
80! Fix: increase LEN of all NetCDF attribute values (caused crash in
81! netcdf_create_global_atts due to insufficient length)
82!
83! 3941 2019-04-30 09:48:33Z suehring
84! Move check for grid dimension to an earlier point in time when first array
85! is read.
86! Improve checks for building types / IDs with respect to 2D/3D buildings.
87!
88! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
89! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
90! of additional debug messages
91!
92! 3864 2019-04-05 09:01:56Z monakurppa
93! get_variable_4d_to_3d_real modified to enable read in data of type
94! data(t,y,x,n) one timestep at a time + some routines made public
95!
96! 3855 2019-04-03 10:00:59Z suehring
97! Typo removed
98!
99! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
100! Bugfix in one of the checks. Typo removed.
101!
102! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
103! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
104! initialization of chemistry via dynamic input file.
105!
106! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
107! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
108!
109! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
110! unused variables removed
111!
112! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
113! Initial revision (suehring)
114!
115! Authors:
116! --------
117! @author Matthias Suehring
118! @author Edward C. Chan
119! @author Emanuele Russo
120!
121! Description:
122! ------------
123!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
124!> standart using dynamic and static input files.
125!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting
126!>         according to standard!!! (ecc/done)
127!> @todo - Order input alphabetically
128!> @todo - Revise error messages and error numbers
129!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
130!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
131!>         (ecc/what are they?)
132!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
133!> @todo - remove z dimension from default_emission_data nad preproc_emission_data
134!          and correpsonding subroutines get_var_5d_real and get_var_5d_dynamic (ecc)
135!> @todo - decpreciate chem_emis_att_type@nspec (ecc)
136!> @todo - depreciate subroutines get_variable_4d_to_3d_real and
137!>         get_variable_5d_to_4d_real (ecc)
138!> @todo - introduce useful debug_message(s)
139!------------------------------------------------------------------------------!
140 MODULE netcdf_data_input_mod
141
142    USE control_parameters,                                                    &
143        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
144
145    USE cpulog,                                                                &
146        ONLY:  cpu_log, log_point_s
147
148    USE indices,                                                               &
149        ONLY:  nbgp
150
151    USE kinds
152
153#if defined ( __netcdf )
154    USE NETCDF
155#endif
156
157    USE pegrid
158
159    USE surface_mod,                                                           &
160        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
161!
162!-- Define type for dimensions.
163    TYPE dims_xy
164       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
165       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
166       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
167       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
168       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
169       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
170    END TYPE dims_xy
171!
172!-- Define data type for nesting in larger-scale models like COSMO.
173!-- Data type comprises u, v, w, pt, and q at lateral and top boundaries.
174    TYPE nest_offl_type
175
176       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring for variables at left boundary
177       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring for variables at north boundary 
178       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring for variables at right boundary 
179       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring for variables at south boundary
180       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring for variables at top boundary
181
182       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names         !< list of variable in dynamic input file
183       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_l  !< names of mesoscale nested chemistry variables at left boundary
184       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_n  !< names of mesoscale nested chemistry variables at north boundary
185       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_r  !< names of mesoscale nested chemistry variables at right boundary
186       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_s  !< names of mesoscale nested chemistry variables at south boundary
187       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem_t  !< names of mesoscale nested chemistry variables at top boundary
188
189       INTEGER(iwp) ::  nt     !< number of time levels in dynamic input file
190       INTEGER(iwp) ::  nzu    !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
191       INTEGER(iwp) ::  nzw    !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
192       INTEGER(iwp) ::  tind   !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
193       INTEGER(iwp) ::  tind_p !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
194
195       LOGICAL      ::  init         = .FALSE. !< flag indicating that offline nesting is already initialized
196
197       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_l !< flags inidicating whether left boundary data for chemistry is in dynamic input file 
198       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_n !< flags inidicating whether north boundary data for chemistry is in dynamic input file
199       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_r !< flags inidicating whether right boundary data for chemistry is in dynamic input file
200       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_s !< flags inidicating whether south boundary data for chemistry is in dynamic input file
201       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  chem_from_file_t !< flags inidicating whether top boundary data for chemistry is in dynamic input file
202
203       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  surface_pressure !< time dependent surface pressure
204       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time             !< time levels in dynamic input file
205       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos         !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file
206       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos         !< vertical levels at w grid in dynamic input file
207
208       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ug         !< domain-averaged geostrophic component
209       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  vg         !< domain-averaged geostrophic component
210
211       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_left   !< u-component at left boundary
212       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_left   !< v-component at left boundary
213       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_left   !< w-component at left boundary
214       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_left   !< mixing ratio at left boundary
215       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_left  !< potentital temperautre at left boundary
216
217       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_north  !< u-component at north boundary
218       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_north  !< v-component at north boundary
219       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_north  !< w-component at north boundary
220       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_north  !< mixing ratio at north boundary
221       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_north !< potentital temperautre at north boundary
222
223       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_right  !< u-component at right boundary
224       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_right  !< v-component at right boundary
225       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_right  !< w-component at right boundary
226       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_right  !< mixing ratio at right boundary
227       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_right !< potentital temperautre at right boundary
228
229       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_south  !< u-component at south boundary
230       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_south  !< v-component at south boundary
231       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_south  !< w-component at south boundary
232       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_south  !< mixing ratio at south boundary
233       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_south !< potentital temperautre at south boundary
234
235       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  u_top    !< u-component at top boundary
236       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  v_top    !< v-component at top boundary
237       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  w_top    !< w-component at top boundary
238       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  q_top    !< mixing ratio at top boundary
239       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  pt_top   !< potentital temperautre at top boundary
240       
241       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_left   !< chemical species at left boundary
242       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_north  !< chemical species at left boundary
243       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_right  !< chemical species at left boundary
244       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_south  !< chemical species at left boundary
245       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  chem_top    !< chemical species at left boundary
246
247    END TYPE nest_offl_type
248
249    TYPE init_type
250
251       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
252       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
253       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
254
255       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
256       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
257       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
258       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
259       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
260       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
261       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
262       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
263       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
264       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
265       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
266       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
267       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
268       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
269       
270       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
271
272       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
273       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
274       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
275       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
276       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
277       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
278       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
279       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
280       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
281       
282       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
283
284       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
285       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
286       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
287       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
288       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
289       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
290       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
291       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
292       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
293       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
294       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
295       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
296       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
297
298       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
299       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
300       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
301       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
302       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
303       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
304       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
305       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
306       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
307       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
308       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
309       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
310       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
311       
312       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
313
314
315       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
316       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
317
318    END TYPE init_type
319
320!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
321    TYPE chem_emis_att_type
322
323       !-DIMENSIONS
324       
325       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0            !< no of chem species provided in emission_values
326       INTEGER(iwp)                                 :: n_emiss_species=0  !< no of chem species provided in emission_values
327                                                                          !< same function as nspec, which will be depreciated (ecc)
328                                                                                 
329       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0             !< number of emission categories
330       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0             !< number of VOC components
331       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0              !< number of PM components
332       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2             !< number of NOx components: NO and NO2
333       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2             !< number of SOX components: SO and SO4
334       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear         !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
335                                                                          !< of the default mode
336       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour      !< number of month days and hours in the MDH mode
337                                                                          !< of the default mode
338       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission        !< Number of emissions timesteps for one year
339                                                                          !< in the pre-processed emissions case
340       !-- 1d emission input variables
341       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name       !< Names of PM components
342       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name      !< Emission category names
343       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name  !< Names of emission chemical species
344       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name      !< Names of VOCs components
345       CHARACTER (LEN=25)                           :: units         !< Units
346
347       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour         !< indices for assigning emission values at different timesteps
348       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index      !< Indices for emission categories
349       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index  !< Indices for emission chem species
350
351       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm             !< Molecular masses of emission chem species
352
353       !-- 2d emission input variables
354       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor  !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
355       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor     !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
356       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                 !< Composition of NO and NO2
357       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                 !< Composition of SO2 and SO4
358       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                 !< Composition of VOC components (not fixed)
359
360       !-- 3d emission input variables
361       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                  !< Composition of PM components (not fixed)
362 
363    END TYPE chem_emis_att_type
364
365
366!-- Data type for the values of chemistry emissions
367    TYPE chem_emis_val_type
368
369       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)     :: stack_height           !< stack height (ecc / to be implemented)
370       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)    :: default_emission_data  !< Emission input values for LOD1 (DEFAULT mode)
371       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)  :: preproc_emission_data  !< Emission input values for LOD2 (PRE-PROCESSED mode)
372
373    END TYPE chem_emis_val_type
374
375!
376!-- Define data structures for different input data types.
377!-- 8-bit Integer 2D
378    TYPE int_2d_8bit
379       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
380       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
381
382       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
383    END TYPE int_2d_8bit
384!
385!-- 8-bit Integer 3D
386    TYPE int_3d_8bit
387       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
388       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
389
390       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
391    END TYPE int_3d_8bit
392!
393!-- 32-bit Integer 2D
394    TYPE int_2d_32bit
395       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
396       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
397
398       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
399    END TYPE int_2d_32bit
400!
401!-- Define data type to read 1D or 3D real variables.
402    TYPE real_1d_3d
403       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
404
405       INTEGER(iwp) ::  lod = -1        !< level-of-detail
406       
407       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
408       
409       REAL(wp), DIMENSION(:),     ALLOCATABLE ::  var1d     !< respective 1D variable
410       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var3d     !< respective 3D variable
411    END TYPE real_1d_3d   
412!
413!-- Define data type to read 2D real variables
414    TYPE real_2d
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) ::  lod             !< level-of-detail
418       
419       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
420       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
421    END TYPE real_2d
422
423!
424!-- Define data type to read 3D real variables
425    TYPE real_3d
426       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
427
428       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
429
430       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
431       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
432    END TYPE real_3d
433!
434!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
435!-- on the given level of detail.
436!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
437    TYPE build_in
438       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
439       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
440       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
441       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
442
443       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
444
445       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
446
447       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
448       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
449    END TYPE build_in
450
451!
452!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
453    TYPE soil_in
454       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
455       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
456       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
457       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
458
459       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
460    END TYPE soil_in
461
462!
463!-- Define data type for fractions between surface types
464    TYPE fracs
465       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
466       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
467
468       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
469
470       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
471       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
472    END TYPE fracs
473!
474!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
475!-- the input is 3D or 4D
476    TYPE pars
477       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
478       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
479       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
480       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
481       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
482
483       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
484
485       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
486       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
487       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
488    END TYPE pars
489!
490!-- Define type for global file attributes
491!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
492!-- attribute.
493    TYPE global_atts_type
494       CHARACTER(LEN=200) ::  acronym = ' '                      !< acronym of institution
495       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
496       CHARACTER(LEN=200) ::  author  = ' '                      !< first name, last name, email adress
497       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
498       CHARACTER(LEN=200) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
499       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
500       CHARACTER(LEN=200) ::  comment = ' '                      !< comment to data
501       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
502       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person = ' '               !< first name, last name, email adress
503       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
504       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
505       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
506       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time = ' '                !< creation time of data set
507       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
508       CHARACTER(LEN=200) ::  data_content = ' '                 !< content of data set
509       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
510       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies = ' '                 !< dependencies of data set
511       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
512       CHARACTER(LEN=200) ::  history = ' '                      !< information about data processing
513       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
514       CHARACTER(LEN=200) ::  institution = ' '                  !< name of responsible institution
515       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
516       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords = ' '                     !< keywords of data set
517       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
518       CHARACTER(LEN=200) ::  licence = ' '                      !< licence of data set
519       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
520       CHARACTER(LEN=200) ::  location = ' '                     !< place which refers to data set
521       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
522       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
523       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
524       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
525       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
526       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
527       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
528       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
529       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
530       CHARACTER(LEN=200) ::  references = ' '                   !< literature referring to data set
531       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
532       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
533       CHARACTER(LEN=200) ::  site = ' '                         !< name of model domain
534       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
535       CHARACTER(LEN=200) ::  source = ' '                       !< source of data set
536       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
537       CHARACTER(LEN=200) ::  title = ' '                        !< title of data set
538       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
539       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
540
541       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
542
543       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
544       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
545       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
546       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
547       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
548       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
549       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
550    END TYPE global_atts_type
551!
552!-- Define type for coordinate reference system (crs)
553    TYPE crs_type
554       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
555       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
556       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
557       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
558
559       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
560       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
561       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
562       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
563       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
564       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
565       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
566       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
567    END TYPE crs_type
568
569!
570!-- Define variables
571    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
572
573    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
574
575    TYPE(nest_offl_type) ::  nest_offl  !< data structure for data input at lateral and top boundaries (provided by Inifor) 
576
577    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
578    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
579
580!
581!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
582    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
583    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
584    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
585    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
586    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
587    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
588    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
589!
590!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
591    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
592    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
593!
594!-- Define 2D variables of type NC_INT
595    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
596!
597!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
598    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
599    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
600    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
601!
602!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
603    TYPE(real_3d) ::  basal_area_density_f    !< input variable for basal area density - resolved vegetation
604    TYPE(real_3d) ::  leaf_area_density_f     !< input variable for leaf area density - resolved vegetation
605    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lad_f !< input variable for root area density - resolved vegetation
606    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
607    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
608    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
609!
610!-- Define input variable for buildings
611    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
612!
613!-- Define input variables for soil_type
614    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
615
616    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
617
618    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
619    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
620    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
621    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
622    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
623    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
624    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
625
626    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
627    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
628
629    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
630
631    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
632
633    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
634    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
635    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
636    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
637    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
638   
639    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
640    CHARACTER(LEN=50), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vars_pids      !< variable in input file
641
642    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
643
644    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
645    INTEGER(iwp) ::  num_var_pids    !< number of variables in file
646    INTEGER(iwp) ::  pids_id         !< file id
647
648    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
649    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
650    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
651    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
652    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
653
654    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
655
656    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
657
658    SAVE
659
660    PRIVATE
661
662    INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
663       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d
664       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
665       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_2d
666       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_interpolate_3d
667    END INTERFACE netcdf_data_input_interpolate
668
669    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
670       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
671    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
672
673    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
674       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
675    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
676
677    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
678       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
679    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
680   
681    INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length                       
682       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_get_dimension_length
683    END INTERFACE netcdf_data_input_get_dimension_length
684
685    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
686       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
687    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
688
689    INTERFACE netcdf_data_input_init
690       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
691    END INTERFACE netcdf_data_input_init
692   
693    INTERFACE netcdf_data_input_att
694       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
695       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
696       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
697       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
698    END INTERFACE netcdf_data_input_att
699
700    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
701       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
702    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
703   
704    INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
705       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_lsm
706    END INTERFACE netcdf_data_input_init_lsm
707
708    INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
709       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_offline_nesting
710    END INTERFACE netcdf_data_input_offline_nesting
711
712    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
713       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
714    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
715
716    INTERFACE netcdf_data_input_var
717       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
718       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
719       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
720    END INTERFACE netcdf_data_input_var
721
722    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
723       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
724    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
725
726    INTERFACE get_variable
727       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
728       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
729       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
730       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
731       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
732       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
733       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
734       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
735       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
736       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
737       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
738       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
739       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real           ! (ecc) temp subroutine 4 reading 5D NC arrays
740       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real_dynamic   ! 2B removed as z is out of emission_values
741       MODULE PROCEDURE get_variable_string
742    END INTERFACE get_variable
743
744    INTERFACE get_variable_pr
745       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
746    END INTERFACE get_variable_pr
747
748    INTERFACE get_attribute
749       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
750       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
751       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
752       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
753    END INTERFACE get_attribute
754
755!
756!-- Public data structures
757    PUBLIC real_1d_3d,                                                         &
758           real_2d
759!
760!-- Public variables
761    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, basal_area_density_f, buildings_f,    &
762           building_id_f, building_pars_f, building_type_f,                    &
763           char_fill,                                                          &
764           char_lod,                                                           &
765           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
766           coord_ref_sys,                                                      &
767           init_3d, init_model, input_file_atts,                               &
768           input_file_dynamic,                                                 &
769           input_file_static,                                                  &
770           input_pids_static,                                                  &
771           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
772           leaf_area_density_f, nest_offl,                                     &
773           num_var_pids,                                                       &
774           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
775           pids_id,                                                            &
776           root_area_density_lad_f, root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,      &
777           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
778           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
779           vars_pids,                                                          &
780           water_pars_f, water_type_f
781!
782!-- Public uv exposure variables
783    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
784           netcdf_data_input_uvem,                                             &
785           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
786           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
787
788!
789!-- Public subroutines
790    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic, netcdf_data_input_check_static,    &
791           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
792           netcdf_data_input_get_dimension_length,                             &
793           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
794           netcdf_data_input_init, netcdf_data_input_init_lsm,                 &
795           netcdf_data_input_init_3d, netcdf_data_input_att,                   &
796           netcdf_data_input_interpolate, netcdf_data_input_offline_nesting,   &
797           netcdf_data_input_surface_data, netcdf_data_input_topo,             &
798           netcdf_data_input_var, get_attribute, get_variable, open_read_file, &
799           check_existence, inquire_num_variables, inquire_variable_names,     &
800           close_input_file
801
802
803 CONTAINS
804
805!------------------------------------------------------------------------------!
806! Description:
807! ------------
808!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
809!> exist. Moreover, basic checks are performed.
810!------------------------------------------------------------------------------!
811    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
812
813       USE control_parameters,                                                 &
814           ONLY:  topo_no_distinct
815
816       IMPLICIT NONE
817
818#if defined ( __netcdf )
819       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
820                EXIST = input_pids_static  )
821       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
822                EXIST = input_pids_dynamic )
823       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
824                EXIST = input_pids_chem )
825       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
826                EXIST = input_pids_uvem  )
827       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
828                EXIST = input_pids_vm )
829#endif
830
831!
832!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
833!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
834!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
835!--    model are not applied.
836       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
837          topo_no_distinct = .TRUE.
838       ENDIF
839
840    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
841
842!------------------------------------------------------------------------------!
843! Description:
844! ------------
845!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
846!> initialization of the model.
847!------------------------------------------------------------------------------!
848    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
849
850       IMPLICIT NONE
851
852       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
853       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
854
855       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
856
857#if defined ( __netcdf )
858!
859!--    Open file in read-only mode
860       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
861                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
862!
863!--    Read global attributes
864       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
865                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
866
867       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
868                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
869
870       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
871                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
872
873       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
874                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
875
876       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
877                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
878
879       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
880                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
881
882       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
883                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
884
885       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
886                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
887       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
888                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
889       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
890                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
891       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
892                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
893
894       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
895                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
896       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
897                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
898       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
899                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
900
901       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
902                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
903       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
904                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
905       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
906                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
907       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
908                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
909       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
910                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
911!
912!--    Read coordinate reference system if available
913       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
914       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
915          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
916                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
917                              .FALSE., 'crs' )
918          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
919                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
920                              .FALSE., 'crs' )
921          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
922                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
923                              .FALSE., 'crs' )
924          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
925                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
926                              .FALSE., 'crs' )
927          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
928                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
929                              .FALSE., 'crs' )
930          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
931                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
932                              .FALSE., 'crs' )
933          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
934                              coord_ref_sys%long_name,                         &
935                              .FALSE., 'crs' )
936          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
937                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
938                              .FALSE., 'crs' )
939          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
940                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
941                              .FALSE., 'crs' )
942          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
943                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
944                              .FALSE., 'crs' )
945          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
946                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
947                              .FALSE., 'crs' )
948          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
949                              coord_ref_sys%units,                             &
950                              .FALSE., 'crs' )
951       ELSE
952!
953!--       Calculate central meridian from origin_lon
954          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
955             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
956       ENDIF
957!
958!--    Finally, close input file
959       CALL close_input_file( id_mod )
960#endif
961!
962!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
963       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
964       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
965       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
966       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
967       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
968       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
969       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
970           
971!
972!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
973!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
974!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
975!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
976!--    synchronization is required already here.
977#if defined( __parallel )
978       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
979                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
980       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
981                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
982#endif
983
984    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
985   
986!------------------------------------------------------------------------------!
987! Description:
988! ------------
989!> Read an array of characters.
990!------------------------------------------------------------------------------!
991    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
992
993       IMPLICIT NONE
994
995       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
996       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
997       
998       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
999
1000#if defined ( __netcdf )
1001!
1002!--    Read variable
1003       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1004#endif           
1005
1006    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
1007   
1008!------------------------------------------------------------------------------!
1009! Description:
1010! ------------
1011!> Read an 1D array of REAL values.
1012!------------------------------------------------------------------------------!
1013    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1014
1015       IMPLICIT NONE
1016
1017       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1018       
1019       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1020       
1021       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1022
1023#if defined ( __netcdf )
1024!
1025!--    Read variable
1026       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1027#endif           
1028
1029    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1030   
1031!------------------------------------------------------------------------------!
1032! Description:
1033! ------------
1034!> Read an 1D array of REAL values.
1035!------------------------------------------------------------------------------!
1036    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1037                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1038
1039       IMPLICIT NONE
1040
1041       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1042       
1043       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1044       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1045       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1046       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1047       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1048       
1049       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1050
1051#if defined ( __netcdf )
1052!
1053!--    Read character variable
1054       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1055#endif           
1056
1057    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1058   
1059!------------------------------------------------------------------------------!
1060! Description:
1061! ------------
1062!> Read a global string attribute
1063!------------------------------------------------------------------------------!
1064    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1065                                             input_file, global, openclose,    &
1066                                             variable_name )
1067
1068       IMPLICIT NONE
1069
1070       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1071       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1072       
1073       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1074       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1075       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1076       
1077       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1078       
1079       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1080
1081#if defined ( __netcdf )
1082!
1083!--    Open file in read-only mode if necessary
1084       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1085          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1086                                  id_mod )
1087       ENDIF
1088!
1089!--    Read global attribute
1090       IF ( global )  THEN
1091          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1092!
1093!--    Read variable attribute
1094       ELSE
1095          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1096       ENDIF
1097!
1098!--    Close input file
1099       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1100#endif           
1101
1102    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1103   
1104!------------------------------------------------------------------------------!
1105! Description:
1106! ------------
1107!> Read a global 8-bit integer attribute
1108!------------------------------------------------------------------------------!
1109    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1110                                           input_file, global, openclose,      &
1111                                           variable_name )
1112
1113       IMPLICIT NONE
1114
1115       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1116       
1117       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1118       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1119       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1120       
1121       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1122       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1123       
1124       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1125
1126#if defined ( __netcdf )
1127!
1128!--    Open file in read-only mode
1129       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1130          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1131                                  id_mod )
1132       ENDIF
1133!
1134!--    Read global attribute
1135       IF ( global )  THEN
1136          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1137!
1138!--    Read variable attribute
1139       ELSE
1140          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1141       ENDIF
1142!
1143!--    Finally, close input file
1144       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1145#endif           
1146
1147    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1148   
1149!------------------------------------------------------------------------------!
1150! Description:
1151! ------------
1152!> Read a global 32-bit integer attribute
1153!------------------------------------------------------------------------------!
1154    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1155                                            input_file, global, openclose,     &
1156                                            variable_name )
1157
1158       IMPLICIT NONE
1159
1160       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1161       
1162       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1163       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1164       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1165       
1166       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1167       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1168       
1169       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1170
1171#if defined ( __netcdf )
1172!
1173!--    Open file in read-only mode
1174       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1175          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1176                                  id_mod )
1177       ENDIF
1178!
1179!--    Read global attribute
1180       IF ( global )  THEN
1181          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1182!
1183!--    Read variable attribute
1184       ELSE
1185          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1186       ENDIF
1187!
1188!--    Finally, close input file
1189       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1190#endif           
1191
1192    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1193   
1194!------------------------------------------------------------------------------!
1195! Description:
1196! ------------
1197!> Read a global real attribute
1198!------------------------------------------------------------------------------!
1199    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1200                                           input_file, global, openclose,      &
1201                                           variable_name )
1202
1203       IMPLICIT NONE
1204
1205       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1206       
1207       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1208       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1209       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1210       
1211       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1212       
1213       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1214       
1215       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1216
1217#if defined ( __netcdf )
1218!
1219!--    Open file in read-only mode
1220       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1221          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1222                                  id_mod )
1223       ENDIF
1224!
1225!--    Read global attribute
1226       IF ( global )  THEN
1227          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1228!
1229!--    Read variable attribute
1230       ELSE
1231          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1232       ENDIF
1233!
1234!--    Finally, close input file
1235       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1236#endif           
1237
1238    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1239
1240!------------------------------------------------------------------------------!
1241! Description:
1242! ------------
1243!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc.
1244!------------------------------------------------------------------------------!
1245
1246    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1247
1248       USE chem_modules,                                       &
1249           ONLY:  emiss_lod, time_fac_type, surface_csflux_name
1250
1251       USE control_parameters,                                 &
1252           ONLY:  message_string
1253
1254       USE indices,                                            &
1255           ONLY:  nxl, nxr, nys, nyn
1256
1257       IMPLICIT NONE
1258
1259       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                             ::  emt_att
1260       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  ::  emt
1261   
1262       INTEGER(iwp)  ::  i, j, k      !< generic counters
1263       INTEGER(iwp)  ::  ispec        !< index for number of emission species in input
1264       INTEGER(iwp)  ::  len_dims     !< Length of dimension
1265       INTEGER(iwp)  ::  num_vars     !< number of variables in netcdf input file
1266
1267!
1268!-- dum_var_4d are designed to read in emission_values from the chemistry netCDF file.
1269!-- Currently the vestigial "z" dimension in emission_values makes it a 5D array,
1270!-- hence the corresponding dum_var_5d array.  When the "z" dimension is removed
1271!-- completely, dum_var_4d will be used instead
1272!-- (ecc 20190425)
1273
1274!       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)    ::  dum_var_4d  !< temp array 4 4D chem emission data
1275       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:,:)  ::  dum_var_5d  !< temp array 4 5D chem emission data
1276
1277!
1278!-- Start processing data
1279!
1280!-- Emission LOD 0 (Parameterized mode)
1281
1282        IF  ( emiss_lod == 0 )  THEN
1283
1284! for reference (ecc)
1285!       IF (TRIM(mode_emis) == "PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis) == "parameterized") THEN
1286
1287           ispec=1
1288           emt_att%n_emiss_species = 0
1289
1290!
1291!-- number of species
1292
1293           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1294
1295             emt_att%n_emiss_species = emt_att%n_emiss_species + 1
1296             ispec=ispec+1
1297!
1298!-- followling line retained for compatibility with salsa_mod
1299!-- which still uses emt_att%nspec heavily (ecc)
1300
1301             emt_att%nspec = emt_att%nspec + 1
1302
1303           ENDDO
1304
1305!
1306!-- allocate emission values data type arrays
1307
1308          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1309
1310!
1311!-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1312
1313!
1314!-- allocate space for strings
1315
1316          ALLOCATE (emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1317 
1318         DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1319            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1320         ENDDO
1321
1322!
1323!-- LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1324
1325       ELSE
1326
1327#if defined ( __netcdf )
1328
1329          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1330
1331!
1332!-- first we allocate memory space for the emission species and then
1333!-- we differentiate between LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1334
1335!
1336!-- open emission data file ( {palmcase}_chemistry )
1337
1338          CALL open_read_file ( TRIM(input_file_chem) // TRIM(coupling_char), id_emis )
1339
1340!
1341!-- inquire number of variables
1342
1343          CALL inquire_num_variables ( id_emis, num_vars )
1344
1345!
1346!-- Get General Dimension Lengths: only # species and # categories.
1347!-- Tther dimensions depend on the emission mode or specific components
1348
1349          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (    &
1350                                 id_emis, emt_att%n_emiss_species, 'nspecies' )
1351
1352!
1353!-- backward compatibility for salsa_mod (ecc)
1354
1355          emt_att%nspec = emt_att%n_emiss_species
1356
1357!
1358!-- Allocate emission values data type arrays
1359
1360          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1361
1362!
1363!-- READING IN SPECIES NAMES
1364
1365!
1366!-- Allocate memory for species names
1367
1368          ALLOCATE ( emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1369
1370!
1371!-- Retrieve variable name (again, should use n_emiss_strlen)
1372
1373          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name',    &
1374                             string_values, emt_att%n_emiss_species )
1375          emt_att%species_name=string_values
1376
1377!
1378!-- dealocate string_values previously allocated in get_variable call
1379
1380          IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1381
1382!
1383!-- READING IN SPECIES INDICES
1384
1385!
1386!-- Allocate memory for species indices
1387
1388          ALLOCATE ( emt_att%species_index(emt_att%n_emiss_species) )
1389
1390!
1391!-- Retrieve variable data
1392
1393          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1394!
1395!-- Now the routine has to distinguish between chemistry emission
1396!-- LOD 1 (DEFAULT mode) and LOD 2 (PRE-PROCESSED mode)
1397
1398!
1399!-- START OF EMISSION LOD 1 (DEFAULT MODE)
1400
1401
1402          IF  ( emiss_lod == 1 )  THEN
1403
1404! for reference (ecc)
1405!          IF (TRIM(mode_emis) == "DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis) == "default") THEN
1406
1407!
1408!-- get number of emission categories
1409
1410             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (           &
1411                                    id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1412
1413!-- READING IN EMISSION CATEGORIES INDICES
1414
1415             ALLOCATE ( emt_att%cat_index(emt_att%ncat) )
1416
1417!
1418!-- Retrieve variable data
1419
1420             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1421
1422
1423!
1424!-- Loop through individual species to get basic information on
1425!-- VOC/PM/NOX/SOX
1426
1427!------------------------------------------------------------------------------
1428!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1429!--        IN LOD1 (DEFAULT MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1430!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1431!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1432!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1433!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1434!--        (ecc 20190424)
1435!------------------------------------------------------------------------------
1436 
1437             DO  ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1438
1439!
1440!-- VOC DATA (name and composition)
1441
1442                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1443                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1444
1445!
1446!-- VOC name
1447                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1448                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1449                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1450                   CALL get_variable ( id_emis,"emission_voc_name",  &
1451                                       string_values, emt_att%nvoc )
1452                   emt_att%voc_name = string_values
1453                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1454
1455!
1456!-- VOC composition
1457
1458                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1459                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1460                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1461
1462                ENDIF  ! VOC
1463
1464!
1465!-- PM DATA (name and composition)
1466
1467                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "PM" .OR.                   &
1468                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "pm")  THEN
1469
1470!
1471!-- PM name
1472
1473                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (     &
1474                                          id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1475                   ALLOCATE ( emt_att%pm_name(emt_att%npm) )
1476                   CALL get_variable ( id_emis, "pm_name", string_values, emt_att%npm )
1477                   emt_att%pm_name = string_values
1478                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)     
1479
1480!
1481!-- PM composition (PM1, PM2.5 and PM10)
1482
1483                   len_dims = 3  ! PM1, PM2.5, PM10
1484                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(emt_att%ncat,emt_att%npm,len_dims))
1485                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_pm", emt_att%pm_comp,       &
1486                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%npm, 1, len_dims )
1487
1488                ENDIF  ! PM
1489
1490!
1491!-- NOX (NO and NO2)
1492
1493                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "NOX" .OR.                  &
1494                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "nox" )  THEN
1495
1496                   ALLOCATE ( emt_att%nox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nnox) )
1497                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_nox", emt_att%nox_comp,     &
1498                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nnox )
1499
1500                ENDIF  ! NOX
1501
1502!
1503!-- SOX (SO2 and SO4)
1504
1505                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "SOX" .OR.                  &
1506                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "sox" )  THEN
1507
1508                   ALLOCATE ( emt_att%sox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nsox) )
1509                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_sox", emt_att%sox_comp,     &
1510                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nsox )
1511
1512                ENDIF  ! SOX
1513
1514             ENDDO  ! do ispec
1515
1516!
1517!-- EMISSION TIME SCALING FACTORS (hourly and MDH data)
1518 
1519!     
1520!-- HOUR   
1521             IF  ( TRIM(time_fac_type) == "HOUR" .OR.                        &
1522                   TRIM(time_fac_type) == "hour" )  THEN
1523
1524                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1525                                       id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1526                ALLOCATE ( emt_att%hourly_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nhoursyear) )
1527                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1528                                    emt_att%hourly_emis_time_factor,           &
1529                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nhoursyear )
1530
1531!
1532!-- MDH
1533
1534             ELSE IF  ( TRIM(time_fac_type)  ==  "MDH" .OR.                  &
1535                        TRIM(time_fac_type)  ==  "mdh" )  THEN
1536
1537                CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                  &
1538                                       id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1539                ALLOCATE ( emt_att%mdh_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nmonthdayhour) )
1540                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1541                                    emt_att%mdh_emis_time_factor,              &
1542                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nmonthdayhour )
1543
1544!
1545!-- ERROR (time factor undefined)
1546
1547             ELSE
1548
1549                message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '  //  &
1550                                 '     !no time-factor type specified!'              //  &
1551                                 'Please specify the value of time_fac_type:'        //  &
1552                                 '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1553                CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1554 
1555
1556             ENDIF  ! time_fac_type
1557
1558!
1559!-- read in default (LOD1) emissions from chemisty netCDF file per species
1560
1561!
1562!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1563!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1564!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1565!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1566
1567             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1568
1569!
1570!-- allocate space for species specific emission values
1571!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1572!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1573!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1574!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1575!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1576!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1577!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1578!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1579
1580                IF ( .NOT. ALLOCATED ( emt(ispec)%default_emission_data ) )  THEN
1581                    ALLOCATE ( emt(ispec)%default_emission_data(emt_att%ncat,nys:nyn+1,nxl:nxr+1) )
1582                ENDIF
1583!
1584!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1585
1586                ALLOCATE ( dum_var_5d(1,nys:nyn,nxl:nxr,1,emt_att%ncat) )
1587!
1588!-- get variable.  be very careful
1589!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1590!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1591!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1592 
1593                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1594                                    1,            ispec, nxl+1,     nys+1,     1,                    &
1595                                    emt_att%ncat, 1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, emt_att%dt_emission,  &
1596                                    .FALSE. )
1597!
1598!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1599!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1600!--        the emission data array to counter said domain offset
1601!--        (ecc 20190417)
1602
1603                DO k = 1, emt_att%ncat
1604                   DO j = nys+1, nyn+1
1605                      DO i = nxl+1, nxr+1
1606                         emt(ispec)%default_emission_data(k,j,i) = dum_var_5d(1,j-1,i-1,1,k)
1607                      ENDDO
1608                   ENDDO
1609                ENDDO
1610
1611                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1612
1613             ENDDO  ! ispec
1614!
1615!-- UNITS
1616
1617             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1618
1619!
1620!-- END DEFAULT MODE
1621
1622
1623!
1624!-- START LOD 2 (PRE-PROCESSED MODE)
1625
1626          ELSE IF  ( emiss_lod == 2 )  THEN
1627
1628! for reference (ecc)
1629!          ELSE IF (TRIM(mode_emis) == "PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis) == "pre-processed") THEN
1630
1631!
1632!-- For LOD 2 only VOC and emission data need be read
1633
1634!------------------------------------------------------------------------------
1635!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1636!--        IN LOD2 (PRE-PROCESSED MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1637!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1638!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1639!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1640!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1641!--        (ecc 20190424)
1642!------------------------------------------------------------------------------
1643
1644             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1645
1646!
1647!-- VOC DATA (name and composition)
1648
1649                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1650                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1651
1652!
1653!-- VOC name
1654                   CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                         &
1655                                          id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1656                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1657                   CALL get_variable ( id_emis, "emission_voc_name",                     &
1658                                       string_values, emt_att%nvoc)
1659                   emt_att%voc_name = string_values
1660                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1661
1662!
1663!-- VOC composition
1664 
1665                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1666                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1667                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1668                ENDIF  ! VOC
1669 
1670             ENDDO  ! ispec
1671
1672!
1673!-- EMISSION DATA
1674
1675             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length (                               &
1676                                    id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1677 
1678!
1679!-- read in pre-processed (LOD2) emissions from chemisty netCDF file per species
1680
1681!
1682!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1683!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1684!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1685!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1686
1687             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1688
1689!
1690!-- allocate space for species specific emission values
1691!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1692!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1693!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1694!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1695!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1696!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1697!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1698!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1699
1700                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )  THEN
1701                   ALLOCATE( emt(ispec)%preproc_emission_data(                           &
1702                             emt_att%dt_emission, 1, nys:nyn+1, nxl:nxr+1) )
1703                ENDIF
1704!
1705!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1706
1707                ALLOCATE ( dum_var_5d(emt_att%dt_emission,1,nys:nyn,nxl:nxr,1) )
1708!
1709!-- get variable.  be very careful
1710!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1711!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1712!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1713
1714                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1715                                    ispec, nxl+1,     nys+1,     1, 1,                   &
1716                                    1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 1, emt_att%dt_emission, &
1717                                    .FALSE. )
1718!
1719!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1720!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1721!--        the emission data array to counter said unkonwn offset
1722!--        (ecc 20190417)
1723
1724                DO k = 1, emt_att%dt_emission
1725                   DO j = nys+1, nyn+1
1726                      DO i = nxl+1, nxr+1
1727                         emt(ispec)%preproc_emission_data(k,1,j,i) = dum_var_5d(k,1,j-1,i-1,1)
1728                      ENDDO
1729                   ENDDO
1730                ENDDO
1731
1732                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1733
1734             ENDDO  ! ispec
1735!
1736!-- UNITS
1737
1738             CALL get_attribute ( id_emis, "units", emt_att%units, .FALSE. , "emission_values" )
1739       
1740          ENDIF  ! LOD1 & LOD2 (default and pre-processed mode)
1741
1742          CALL close_input_file (id_emis)
1743
1744#endif
1745
1746       ENDIF ! LOD0 (parameterized mode)
1747
1748    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1749
1750
1751!------------------------------------------------------------------------------!
1752! Description:
1753! ------------
1754!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1755!------------------------------------------------------------------------------!
1756    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1757
1758       USE control_parameters,                                                 &
1759           ONLY:  land_surface, plant_canopy, urban_surface
1760
1761       USE indices,                                                            &
1762           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1763
1764
1765       IMPLICIT NONE
1766
1767       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1768
1769       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1770       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1771       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1772       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1773       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1774
1775!
1776!--    If not static input file is available, skip this routine
1777       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1778!
1779!--    Measure CPU time
1780       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1781!
1782!--    Read plant canopy variables.
1783       IF ( plant_canopy )  THEN
1784#if defined ( __netcdf )
1785!
1786!--       Open file in read-only mode
1787          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
1788                               TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1789!
1790!--       At first, inquire all variable names.
1791!--       This will be used to check whether an optional input variable
1792!--       exist or not.
1793          CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1794
1795          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1796          CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1797
1798!
1799!--       Read leaf area density - resolved vegetation
1800          IF ( check_existence( var_names, 'lad' ) )  THEN
1801             leaf_area_density_f%from_file = .TRUE.
1802             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1803                                 leaf_area_density_f%fill,                     &
1804                                 .FALSE., 'lad' )
1805!
1806!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1807             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1808                                                 leaf_area_density_f%nz,       &
1809                                                 'zlad' )
1810!
1811!--          Allocate variable for leaf-area density
1812             ALLOCATE( leaf_area_density_f%var( 0:leaf_area_density_f%nz-1,    &
1813                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1814
1815             CALL get_variable( id_surf, 'lad', leaf_area_density_f%var,       &
1816                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1817                                0, leaf_area_density_f%nz-1 )
1818
1819          ELSE
1820             leaf_area_density_f%from_file = .FALSE.
1821          ENDIF
1822
1823!
1824!--       Read basal area density - resolved vegetation
1825          IF ( check_existence( var_names, 'bad' ) )  THEN
1826             basal_area_density_f%from_file = .TRUE.
1827             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1828                                 basal_area_density_f%fill,                    &
1829                                 .FALSE., 'bad' )
1830!
1831!--          Inquire number of vertical vegetation layer
1832             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1833                                                 basal_area_density_f%nz,      &
1834                                                 'zlad' )
1835!
1836!--          Allocate variable
1837             ALLOCATE( basal_area_density_f%var(0:basal_area_density_f%nz-1,   &
1838                                                nys:nyn,nxl:nxr) )
1839
1840             CALL get_variable( id_surf, 'bad', basal_area_density_f%var,      &
1841                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1842                                0,  basal_area_density_f%nz-1 )
1843          ELSE
1844             basal_area_density_f%from_file = .FALSE.
1845          ENDIF
1846
1847!
1848!--       Read root area density - resolved vegetation
1849          IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_r' ) )  THEN
1850             root_area_density_lad_f%from_file = .TRUE.
1851             CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                           &
1852                                 root_area_density_lad_f%fill,                 &
1853                                 .FALSE., 'root_area_dens_r' )
1854!
1855!--          Inquire number of vertical soil layers
1856             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
1857                                                   root_area_density_lad_f%nz, &
1858                                                  'zsoil' )
1859!
1860!--          Allocate variable
1861             ALLOCATE( root_area_density_lad_f%var                             &
1862                                         (0:root_area_density_lad_f%nz-1,      &
1863                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1864
1865             CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_r',                   &
1866                                root_area_density_lad_f%var,                   &
1867                                nxl, nxr, nys, nyn,                            &
1868                                0,  root_area_density_lad_f%nz-1 )
1869          ELSE
1870             root_area_density_lad_f%from_file = .FALSE.
1871          ENDIF
1872!
1873!--       Finally, close input file
1874          CALL close_input_file( id_surf )
1875#endif
1876       ENDIF
1877!
1878!--    Deallocate variable list. Will be re-allocated in case further
1879!--    variables are read from file.
1880       IF ( ALLOCATED( var_names ) )  DEALLOCATE( var_names )
1881!
1882!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1883!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1884       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1885
1886#if defined ( __netcdf )
1887!
1888!--    Open file in read-only mode
1889       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1890                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1891!
1892!--    Inquire all variable names.
1893!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1894!--    or not.
1895       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1896
1897       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1898       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1899!
1900!--    Read vegetation type and required attributes
1901       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1902          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1903          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1904                              vegetation_type_f%fill,                          &
1905                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1906
1907          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1908
1909          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1910                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1911       ELSE
1912          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1913       ENDIF
1914
1915!
1916!--    Read soil type and required attributes
1917       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1918             soil_type_f%from_file = .TRUE.
1919!
1920!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1921!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1922!                                      soil_type_f%lod,                  &
1923!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1924          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1925                              soil_type_f%fill,                                &
1926                              .FALSE., 'soil_type' )
1927
1928          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1929
1930             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1931
1932             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1933                                nxl, nxr, nys, nyn )
1934
1935          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1936!
1937!--          Obtain number of soil layers from file.
1938             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf, nz_soil,    &
1939                                                          'zsoil' )
1940
1941             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1942
1943             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1944                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1945 
1946          ENDIF
1947       ELSE
1948          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1949       ENDIF
1950
1951!
1952!--    Read pavement type and required attributes
1953       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1954          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1955          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1956                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1957                              'pavement_type' )
1958
1959          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1960
1961          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1962                             nxl, nxr, nys, nyn )
1963       ELSE
1964          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1965       ENDIF
1966
1967!
1968!--    Read water type and required attributes
1969       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1970          water_type_f%from_file = .TRUE.
1971          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1972                              .FALSE., 'water_type' )
1973
1974          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1975
1976          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1977                             nxl, nxr, nys, nyn )
1978
1979       ELSE
1980          water_type_f%from_file = .FALSE.
1981       ENDIF
1982!
1983!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1984       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1985          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1986          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1987                              surface_fraction_f%fill,                         &
1988                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1989!
1990!--       Inquire number of surface fractions
1991          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
1992                                                       surface_fraction_f%nf,  &
1993                                                       'nsurface_fraction' )
1994!
1995!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1996          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1997          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1998                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1999!
2000!--       Get dimension of surface fractions
2001          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
2002                             surface_fraction_f%nfracs )
2003!
2004!--       Read surface fractions
2005          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
2006                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
2007                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
2008       ELSE
2009          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
2010       ENDIF
2011!
2012!--    Read building parameters and related information
2013       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
2014          building_pars_f%from_file = .TRUE.
2015          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2016                              building_pars_f%fill,                            &
2017                              .FALSE., 'building_pars' )
2018!
2019!--       Inquire number of building parameters
2020          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2021                                                       building_pars_f%np,     &
2022                                                       'nbuilding_pars' )
2023!
2024!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
2025          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
2026          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
2027                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2028!
2029!--       Get dimension of building parameters
2030          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
2031                             building_pars_f%pars )
2032!
2033!--       Read building_pars
2034          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
2035                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
2036                             0, building_pars_f%np-1 )
2037       ELSE
2038          building_pars_f%from_file = .FALSE.
2039       ENDIF
2040
2041!
2042!--    Read albedo type and required attributes
2043       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
2044          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
2045          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
2046                              .FALSE.,  'albedo_type' )
2047
2048          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2049         
2050          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
2051                             nxl, nxr, nys, nyn )
2052       ELSE
2053          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
2054       ENDIF
2055!
2056!--    Read albedo parameters and related information
2057       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
2058          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
2059          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
2060                              .FALSE., 'albedo_pars' )
2061!
2062!--       Inquire number of albedo parameters
2063          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2064                                                       albedo_pars_f%np,       &
2065                                                       'nalbedo_pars' )
2066!
2067!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
2068          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
2069          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
2070                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
2071!
2072!--       Get dimension of albedo parameters
2073          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
2074
2075          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
2076                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2077                             0, albedo_pars_f%np-1 )
2078       ELSE
2079          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
2080       ENDIF
2081
2082!
2083!--    Read pavement parameters and related information
2084       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
2085          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
2086          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2087                              pavement_pars_f%fill,                            &
2088                              .FALSE., 'pavement_pars' )
2089!
2090!--       Inquire number of pavement parameters
2091          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2092                                                       pavement_pars_f%np,     &
2093                                                       'npavement_pars' )
2094!
2095!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2096          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
2097          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
2098                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2099!
2100!--       Get dimension of pavement parameters
2101          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
2102
2103          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
2104                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2105                             0, pavement_pars_f%np-1 )
2106       ELSE
2107          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
2108       ENDIF
2109
2110!
2111!--    Read pavement subsurface parameters and related information
2112       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
2113       THEN
2114          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
2115          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2116                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
2117                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2118!
2119!--       Inquire number of parameters
2120          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2121                                                pavement_subsurface_pars_f%np, &
2122                                               'npavement_subsurface_pars' )
2123!
2124!--       Inquire number of soil layers
2125          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2126                                                pavement_subsurface_pars_f%nz, &
2127                                                'zsoil' )
2128!
2129!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2130          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2131                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2132          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2133                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2134                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2135                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2136!
2137!--       Get dimension of pavement parameters
2138          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2139                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2140
2141          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2142                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2143                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2144                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2145                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2146       ELSE
2147          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2148       ENDIF
2149
2150
2151!
2152!--    Read vegetation parameters and related information
2153       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2154          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2155          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2156                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2157                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2158!
2159!--       Inquire number of vegetation parameters
2160          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2161                                                       vegetation_pars_f%np,   &
2162                                                       'nvegetation_pars' )
2163!
2164!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2165          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2166          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2167                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2168!
2169!--       Get dimension of the parameters
2170          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2171                             vegetation_pars_f%pars )
2172
2173          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2174                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2175                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2176       ELSE
2177          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2178       ENDIF
2179
2180!
2181!--    Read root parameters/distribution and related information
2182       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2183          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2184          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2185                              soil_pars_f%fill,                                &
2186                              .FALSE., 'soil_pars' )
2187
2188          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2189                              soil_pars_f%lod,                                 &
2190                              .FALSE., 'soil_pars' )
2191
2192!
2193!--       Inquire number of soil parameters
2194          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2195                                                       soil_pars_f%np,         &
2196                                                       'nsoil_pars' )
2197!
2198!--       Read parameters array
2199          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2200          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2201
2202!
2203!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2204!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2205          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2206             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,             &
2207                                                          soil_pars_f%nz,      &
2208                                                          'zsoil' )
2209
2210             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2211             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2212
2213          ENDIF
2214
2215!
2216!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2217          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2218             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2219                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2220                 
2221             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2222                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2223
2224          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2225             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2226                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2227                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2228             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2229                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2230                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2231                                0, soil_pars_f%np-1 )
2232
2233          ENDIF
2234       ELSE
2235          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2236       ENDIF
2237
2238!
2239!--    Read water parameters and related information
2240       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2241          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2242          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2243                              water_pars_f%fill,                               &
2244                              .FALSE., 'water_pars' )
2245!
2246!--       Inquire number of water parameters
2247          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2248                                                       water_pars_f%np,        &
2249                                                       'nwater_pars' )
2250!
2251!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2252          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2253          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2254                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2255!
2256!--       Get dimension of water parameters
2257          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2258
2259          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2260                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2261       ELSE
2262          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2263       ENDIF
2264!
2265!--    Read root area density - parametrized vegetation
2266       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2267          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2268          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2269                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2270                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2271!
2272!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2273          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_surf,                &
2274                                                   root_area_density_lsm_f%nz, &
2275                                                   'zsoil' )
2276          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2277                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2278                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2279
2280!
2281!--       Read root-area density
2282          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2283                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2284                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2285                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2286
2287       ELSE
2288          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2289       ENDIF
2290!
2291!--    Read street type and street crossing
2292       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2293          street_type_f%from_file = .TRUE.
2294          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2295                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2296                              'street_type' )
2297
2298          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2299         
2300          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2301                             nxl, nxr, nys, nyn )
2302       ELSE
2303          street_type_f%from_file = .FALSE.
2304       ENDIF
2305
2306       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2307          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2308          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2309                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2310                              'street_crossing' )
2311
2312          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2313
2314          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2315                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2316
2317       ELSE
2318          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2319       ENDIF
2320!
2321!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2322!--    Will be implemented as soon as they are available.
2323
2324!
2325!--    Finally, close input file
2326       CALL close_input_file( id_surf )
2327#endif
2328!
2329!--    End of CPU measurement
2330       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2331!
2332!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2333!--    variables.
2334       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2335          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2336          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2337                                       nbgp )
2338       ENDIF
2339       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2340          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2341          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2342                                       nbgp )
2343       ENDIF
2344       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2345          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2346          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2347                                       nbgp )
2348       ENDIF
2349       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2350          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2351          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2352                                       nxr, nbgp )
2353       ENDIF
2354       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2355          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2356          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2357                                       nbgp )
2358       ENDIF
2359!
2360!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2361!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2362!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2363!--    2 variables.
2364       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2365       THEN
2366          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2367                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2368          DO  k = 0, nz_soil
2369             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2370                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2371          ENDDO
2372       ENDIF
2373
2374       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2375          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2376                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2377                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2378          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2379             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2380          ENDDO
2381       ENDIF
2382
2383       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2384          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2385                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2386                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2387          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2388             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2389          ENDDO
2390       ENDIF
2391
2392       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2393          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2394                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2395                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2396          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2397             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2398          ENDDO
2399       ENDIF
2400
2401       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2402          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2403                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2404                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2405          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2406             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2407          ENDDO
2408       ENDIF
2409
2410       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2411          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2412                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2413                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2414          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2415             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2416          ENDDO
2417       ENDIF
2418
2419       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2420          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2421                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2422                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2423          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2424             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2425          ENDDO
2426       ENDIF
2427
2428       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2429          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2430                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2431                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2432          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2433             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2434          ENDDO
2435       ENDIF
2436
2437       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2438          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2439         
2440             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2441                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2442                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2443             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2444                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2445             ENDDO
2446             
2447          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2448             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2449                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2450                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2451                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2452
2453             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2454                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2455                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2456                                           nbgp )
2457                ENDDO
2458             ENDDO
2459          ENDIF
2460       ENDIF
2461
2462       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2463          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2464                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2465                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2466                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2467
2468          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2469             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2470                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2471                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2472             ENDDO
2473          ENDDO
2474       ENDIF
2475
2476    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2477
2478!------------------------------------------------------------------------------!
2479! Description:
2480! ------------
2481!> Reads uvem lookup table information.
2482!------------------------------------------------------------------------------!
2483    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2484       
2485       USE indices,                                                            &
2486           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2487
2488       IMPLICIT NONE
2489
2490       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2491
2492
2493       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2494       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2495       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2496       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2497       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2498!
2499!--    Input via uv exposure model lookup table input
2500       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2501
2502#if defined ( __netcdf )
2503!
2504!--       Open file in read-only mode
2505          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2506                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2507!
2508!--       At first, inquire all variable names.
2509!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2510          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2511!
2512!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2513          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2514          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2515!
2516!--       uvem integration
2517          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2518             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2519!
2520!--          Input 2D uvem integration.
2521             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2522             
2523             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2524          ELSE
2525             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2526          ENDIF
2527!
2528!--       uvem irradiance
2529          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2530             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2531!
2532!--          Input 2D uvem irradiance.
2533             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2534             
2535             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2536          ELSE
2537             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2538          ENDIF
2539!
2540!--       uvem porjection areas
2541          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2542             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2543!
2544!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2545             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2546           
2547             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2548          ELSE
2549             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2550          ENDIF
2551!
2552!--       uvem radiance
2553          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2554             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2555!
2556!--          Input 3D uvem radiance
2557             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2558             
2559             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2560          ELSE
2561             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2562          ENDIF
2563!
2564!--       Read building obstruction
2565          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2566             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2567!--          Input 3D uvem building obstruction
2568              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2569              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2570          ELSE
2571             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2572          ENDIF
2573!
2574          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2575             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2576!
2577!--          Input 3D uvem building obstruction
2578             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2579!
2580             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2581                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2582          ELSE
2583             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2584          ENDIF
2585!
2586!--       Close uvem lookup table input file
2587          CALL close_input_file( id_uvem )
2588#else
2589          CONTINUE
2590#endif
2591       ENDIF
2592    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2593
2594!------------------------------------------------------------------------------!
2595! Description:
2596! ------------
2597!> Reads orography and building information.
2598!------------------------------------------------------------------------------!
2599    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2600
2601       USE control_parameters,                                                 &
2602           ONLY:  message_string, topography
2603
2604       USE grid_variables,                                                     &
2605           ONLY:  dx, dy   
2606           
2607       USE indices,                                                            &
2608           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2609
2610
2611       IMPLICIT NONE
2612
2613       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2614
2615
2616       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2617       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2618       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2619       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2620       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2621       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2622
2623       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2624!
2625!--    CPU measurement
2626       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2627
2628!
2629!--    Input via palm-input data standard
2630       IF ( input_pids_static )  THEN
2631#if defined ( __netcdf )
2632!
2633!--       Open file in read-only mode
2634          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2635                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2636!
2637!--       At first, inquire all variable names.
2638!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2639!--       or not.
2640          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2641!
2642!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2643          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2644          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2645!
2646!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2647          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2648          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2649          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2650          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2651          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2652          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2653!
2654!--       Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2655          IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2656             message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' // &
2657                              'x- and/or y-direction ' //                      &
2658                              'do not match the respective model dimension'
2659             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
2660          ENDIF
2661!
2662!--       Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2663!--       grid spacing in the model.
2664          IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.  &
2665               ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
2666             message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' // &
2667                              'in x- and/or y-direction ' //                   &
2668                              'do not match the respective model grid spacing.'
2669             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
2670          ENDIF
2671!
2672!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2673          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2674             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2675             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2676                                 .FALSE., 'zt' )
2677!
2678!--          Input 2D terrain height.
2679             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2680             
2681             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2682                                nxl, nxr, nys, nyn )
2683
2684          ELSE
2685             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2686          ENDIF
2687
2688!
2689!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2690!--       as well as lod attribute
2691          buildings_f%from_file = .FALSE.
2692          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2693             buildings_f%from_file = .TRUE.
2694             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2695                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2696
2697             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2698                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2699
2700!
2701!--          Read 2D buildings
2702             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2703                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2704
2705                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2706                                   buildings_f%var_2d,                         &
2707                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2708             ELSE
2709                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2710                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2711                                 'properly for buildings_2d.'
2712                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2713                               1, 2, 0, 6, 0 )
2714             ENDIF
2715          ENDIF
2716!
2717!--       If available, also read 3D building information. If both are
2718!--       available, use 3D information.
2719          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2720             buildings_f%from_file = .TRUE.
2721             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2722                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2723
2724             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2725                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2726
2727             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_topo,             &
2728                                                          buildings_f%nz, 'z' )
2729!
2730!--          Read 3D buildings
2731             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2732                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2733                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2734
2735                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2736                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2737                buildings_f%var_3d = 0
2738               
2739                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2740                                   buildings_f%var_3d,                         &
2741                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2742             ELSE
2743                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2744                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2745                                 'properly for buildings_3d.'
2746                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2747                               1, 2, 0, 6, 0 )
2748             ENDIF
2749          ENDIF
2750!
2751!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2752!--       for mapping buildings on top of orography.
2753          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2754             building_id_f%from_file = .TRUE.
2755             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2756                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2757                                 'building_id' )
2758
2759             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2760             
2761             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2762                                nxl, nxr, nys, nyn )
2763          ELSE
2764             building_id_f%from_file = .FALSE.
2765          ENDIF
2766!
2767!--       Read building_type and required attributes.
2768          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2769             building_type_f%from_file = .TRUE.
2770             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2771                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2772                                 'building_type' )
2773
2774             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2775
2776             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2777                                nxl, nxr, nys, nyn )
2778
2779          ELSE
2780             building_type_f%from_file = .FALSE.
2781          ENDIF
2782!
2783!--       Close topography input file
2784          CALL close_input_file( id_topo )
2785#else
2786          CONTINUE
2787#endif
2788!
2789!--    ASCII input
2790       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2791             
2792          DO  ii = 0, io_blocks-1
2793             IF ( ii == io_group )  THEN
2794
2795                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2796                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2797!
2798!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2799!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2800                skip_n_rows = 0
2801                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2802                   READ( 90, * )
2803                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2804                ENDDO
2805!
2806!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2807!--             column until nxl-1 is reached
2808                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2809                DO  j = nyn, nys, -1
2810                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2811                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2812                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2813                ENDDO
2814
2815                GOTO 12
2816
2817 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2818                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2819                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, 0, 6, 0 )
2820
2821 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2822                                 TRIM( coupling_char )
2823                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, 0, 6, 0 )
2824
2825 12             CLOSE( 90 )
2826                buildings_f%from_file = .TRUE.
2827
2828             ENDIF
2829#if defined( __parallel )
2830             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2831#endif
2832          ENDDO
2833
2834       ENDIF
2835!
2836!--    End of CPU measurement
2837       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2838!
2839!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2840!--    are provided, also an ID and a type are required.
2841!--    Note, doing this check in check_parameters
2842!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2843       IF ( input_pids_static )  THEN
2844          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2845               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2846             message_string = 'If building heights are prescribed in ' //      &
2847                              'static input file, also an ID is required.'
2848             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2849          ENDIF
2850       ENDIF
2851!
2852!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2853!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2854!--    topography initialization.
2855       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2856          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2857          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2858       ENDIF
2859!
2860!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2861!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2862!--    lateral boundaries.
2863       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2864          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2865          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2866                                      nbgp )
2867       ENDIF
2868
2869       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2870          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2871          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2872                                       nbgp )
2873       ENDIF
2874
2875    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2876
2877!------------------------------------------------------------------------------!
2878! Description:
2879! ------------
2880!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2881!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2882!> model (COSMO) by Inifor.
2883!------------------------------------------------------------------------------!
2884    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2885
2886       USE arrays_3d,                                                          &
2887           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2888
2889       USE control_parameters,                                                 &
2890           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
2891                  message_string, neutral
2892
2893       USE indices,                                                            &
2894           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2895
2896       IMPLICIT NONE
2897
2898       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2899
2900       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2901       
2902       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2903       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
2904       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2905
2906       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2907
2908!
2909!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2910       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2911!
2912!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2913!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2914!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2915!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2916!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2917!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2918!--    boundaries in case of Dirichlet.
2919!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2920!--    at the end of this routine.
2921       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2922       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2923
2924!
2925!--    CPU measurement
2926       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2927
2928#if defined ( __netcdf )
2929!
2930!--    Open file in read-only mode
2931       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2932                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2933
2934!
2935!--    At first, inquire all variable names.
2936       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2937!
2938!--    Allocate memory to store variable names.
2939       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2940       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2941!
2942!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2943       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2944       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2945!
2946!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2947!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2948       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2949       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2950       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2951       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2952
2953!
2954!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2955!--    checks are performed directly here and not called from
2956!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2957!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2958!--    Inifor grid.
2959       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2960            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2961          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
2962                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2963                           'points.'
2964          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2965       ENDIF
2966
2967       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2968          message_string = 'Number of inifor vertical grid points ' //         &
2969                           'does not match the number of numeric grid '//      &
2970                           'points.'
2971          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2972       ENDIF
2973!
2974!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2975!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2976       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2977          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2978          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2979       ENDIF
2980       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2981          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2982          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2983       ENDIF
2984!
2985!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2986!--    driver and numeric grid.
2987!--    Please note, depending on compiler options both may be
2988!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2989!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2990!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2991!--    for exactly matching values.
2992       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2993                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2994            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2995                      > 10E-1 ) )  THEN
2996          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2997                           'match the numeric grid.'
2998          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2999       ENDIF
3000!
3001!--    Read initial geostrophic wind components at
3002!--    t = 0 (index 1 in file).
3003       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
3004          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
3005          init_3d%ug_init = 0.0_wp
3006
3007          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
3008                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
3009!
3010!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3011          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
3012
3013          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
3014       ELSE
3015          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
3016       ENDIF
3017       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
3018          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
3019          init_3d%vg_init = 0.0_wp
3020
3021          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
3022                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
3023!
3024!--       Set top-boundary condition (Neumann)
3025          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
3026
3027          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
3028       ELSE
3029          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
3030       ENDIF
3031!
3032!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
3033!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
3034!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
3035!--    grids with one element less in the x-, y-,
3036!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
3037!--    into separate loops. 
3038!--    Read u-component
3039       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
3040!
3041!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3042          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
3043                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3044          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
3045                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
3046!
3047!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3048          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3049             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
3050             init_3d%u_init = 0.0_wp
3051
3052             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3053                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
3054!
3055!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3056             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
3057!
3058!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3059          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3060             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
3061                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
3062                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
3063                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
3064                                dynamic_3d )
3065!
3066!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
3067!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
3068!--          conditions.
3069             IF ( nxl == 0 )                                                   &
3070                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
3071!
3072!--          Set bottom and top-boundary
3073             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
3074             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
3075             
3076          ENDIF
3077          init_3d%from_file_u = .TRUE.
3078       ELSE
3079          message_string = 'Missing initial data for u-component'
3080          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3081       ENDIF
3082!
3083!--    Read v-component
3084       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
3085!
3086!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3087          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
3088                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3089          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
3090                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
3091!
3092!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3093          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3094             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
3095             init_3d%v_init = 0.0_wp
3096
3097             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3098                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
3099!
3100!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3101             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
3102!
3103!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3104          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3105         
3106             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
3107                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
3108                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
3109                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
3110                                dynamic_3d )
3111!
3112!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
3113!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
3114!--          conditions.
3115             IF ( nys == 0 )                                                   &
3116                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
3117!
3118!--          Set bottom and top-boundary
3119             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
3120             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
3121             
3122          ENDIF
3123          init_3d%from_file_v = .TRUE.
3124       ELSE
3125          message_string = 'Missing initial data for v-component'
3126          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3127       ENDIF
3128!
3129!--    Read w-component
3130       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3131!
3132!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3133          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3134                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3135          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3136                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3137!
3138!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3139          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3140             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3141             init_3d%w_init = 0.0_wp
3142
3143             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3144                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3145!
3146!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3147             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3148!
3149!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3150          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3151
3152             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3153                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3154                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3155                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3156                                dynamic_3d )
3157!
3158!--          Set bottom and top-boundary                               
3159             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3160             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3161             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3162
3163          ENDIF
3164          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3165       ELSE
3166          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3167          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3168       ENDIF
3169!
3170!--    Read potential temperature
3171       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3172          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3173!
3174!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3175             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3176                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3177             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3178                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3179!
3180!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3181             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3182                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3183
3184                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3185                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3186!
3187!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3188!--             profil
3189                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3190                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3191!
3192!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3193             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3194
3195                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3196                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3197                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3198                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3199                                   dynamic_3d )
3200                                   
3201!
3202!--             Set bottom and top-boundary
3203                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3204                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3205
3206             ENDIF
3207             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3208          ELSE
3209             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3210                              'potential temperature'
3211             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3212          ENDIF
3213       ENDIF
3214!
3215!--    Read mixing ratio
3216       IF ( humidity )  THEN
3217          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3218!
3219!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3220             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3221                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3222             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3223                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3224!
3225!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3226             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3227                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3228
3229                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3230                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3231!
3232!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3233                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3234                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3235!
3236!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3237             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3238             
3239                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3240                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3241                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3242                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3243                                   dynamic_3d )
3244                                   
3245!
3246!--             Set bottom and top-boundary
3247                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3248                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3249               
3250             ENDIF
3251             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3252          ELSE
3253             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3254                              'mixing ratio'
3255             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3256          ENDIF
3257       ENDIF       
3258!
3259!--    Read chemistry variables.
3260!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3261       IF ( air_chemistry )  THEN
3262!
3263!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3264!--       and LOD's.
3265          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3266                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3267          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3268          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3269         
3270          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3271             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3272                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3273!
3274!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3275                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3276                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3277                                    .FALSE.,                                   &
3278                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3279                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3280                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3281                                    .FALSE.,                                   &
3282                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3283!
3284!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3285                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3286                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3287                                    'allowed.'
3288                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3289                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3290                ENDIF
3291!
3292!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3293                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3294                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3295                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3296!
3297!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3298                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3299                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3300               
3301                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3302             ENDIF
3303          ENDDO
3304       ENDIF
3305!
3306!--    Close input file
3307       CALL close_input_file( id_dynamic )
3308#endif
3309!
3310!--    End of CPU measurement
3311       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3312!
3313!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3314!--    checks depend on the LOD of the input data.
3315       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3316          check_passed = .TRUE.
3317          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3318             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3319                check_passed = .FALSE.
3320          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3321             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3322                check_passed = .FALSE.
3323          ENDIF
3324          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3325             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3326                              'not contain any _FillValues'
3327             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3328          ENDIF
3329       ENDIF
3330
3331       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3332          check_passed = .TRUE.
3333          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3334             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3335                check_passed = .FALSE.
3336          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3337             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3338                check_passed = .FALSE.
3339          ENDIF
3340          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3341             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3342                              'not contain any _FillValues'
3343             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3344          ENDIF
3345       ENDIF
3346
3347       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3348          check_passed = .TRUE.
3349          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3350             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3351                check_passed = .FALSE.
3352          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3353             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3354                check_passed = .FALSE.
3355          ENDIF
3356          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3357             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3358                              'not contain any _FillValues'
3359             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3360          ENDIF
3361       ENDIF
3362
3363       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3364          check_passed = .TRUE.
3365          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3366             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3367                check_passed = .FALSE.
3368          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3369             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3370                check_passed = .FALSE.
3371          ENDIF
3372          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3373             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3374                              'not contain any _FillValues'
3375             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3376          ENDIF
3377       ENDIF
3378
3379       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3380          check_passed = .TRUE.
3381          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3382             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3383                check_passed = .FALSE.
3384          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3385             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3386                check_passed = .FALSE.
3387          ENDIF
3388          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3389             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3390                              'not contain any _FillValues'
3391             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3392          ENDIF
3393       ENDIF
3394!
3395!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3396       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3397       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3398
3399    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3400   
3401!------------------------------------------------------------------------------!
3402! Description:
3403! ------------
3404!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
3405!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
3406!> model (COSMO) by Inifor.
3407!------------------------------------------------------------------------------!
3408    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm
3409
3410       USE control_parameters,                                                 &
3411           ONLY:  message_string
3412
3413       USE indices,                                                            &
3414           ONLY:  nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys
3415
3416       IMPLICIT NONE
3417
3418       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names !< string containing all variables on file
3419     
3420       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3421       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3422
3423!
3424!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
3425       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
3426!
3427!--    CPU measurement
3428       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
3429
3430#if defined ( __netcdf )
3431!
3432!--    Open file in read-only mode
3433       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3434                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3435
3436!
3437!--    At first, inquire all variable names.
3438       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3439!
3440!--    Allocate memory to store variable names.
3441       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
3442       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
3443!
3444!--    Read vertical dimension for soil depth.
3445       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )                            &
3446          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzs,&
3447                                                       'zsoil' )
3448!
3449!--    Read also the horizontal dimensions required for soil initialization.
3450!--    Please note, in case of non-nested runs or in case of root domain,
3451!--    these data is already available, but will be read again for the sake
3452!--    of clearness.
3453       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,    &
3454                                                    'x'  )
3455       CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,    &
3456                                                    'y'  )
3457!
3458!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
3459!--    in case of non-nested runs or in case of root domain, these checks
3460!--    are already performed
3461       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%ny-1 /= ny )  THEN
3462          message_string = 'Number of inifor horizontal grid points  '//       &
3463                           'does not match the number of numeric grid points.'
3464          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
3465       ENDIF
3466!
3467!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
3468!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
3469       IF ( check_existence( var_names, 'zsoil' ) )  THEN
3470          ALLOCATE( init_3d%z_soil(1:init_3d%nzs) )
3471          CALL get_variable( id_dynamic, 'zsoil', init_3d%z_soil )
3472       ENDIF
3473!
3474!--    Read initial data for soil moisture
3475       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_m' ) )  THEN
3476!
3477!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3478          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3479                              init_3d%fill_msoil,                              &
3480                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3481          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3482                              init_3d%lod_msoil,                               &
3483                              .FALSE., 'init_soil_m' )
3484!
3485!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3486          IF ( init_3d%lod_msoil == 1 )  THEN
3487             ALLOCATE( init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3488
3489             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                     &
3490                                init_3d%msoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3491!
3492!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3493          ELSEIF ( init_3d%lod_msoil == 2 )  THEN
3494             ALLOCATE ( init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3495
3496            CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_m',                      &   
3497                             init_3d%msoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3498                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3499
3500          ENDIF
3501          init_3d%from_file_msoil = .TRUE.
3502       ENDIF
3503!
3504!--    Read soil temperature
3505       IF ( check_existence( var_names, 'init_soil_t' ) )  THEN
3506!
3507!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3508          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                           &
3509                              init_3d%fill_tsoil,                              &
3510                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3511          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                            &
3512                              init_3d%lod_tsoil,                               &
3513                              .FALSE., 'init_soil_t' )
3514!
3515!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3516          IF ( init_3d%lod_tsoil == 1 )  THEN
3517             ALLOCATE( init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3518
3519             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &
3520                                init_3d%tsoil_1d(0:init_3d%nzs-1) )
3521
3522!
3523!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3524          ELSEIF ( init_3d%lod_tsoil == 2 )  THEN
3525             ALLOCATE ( init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr) )
3526             
3527             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_soil_t',                     &   
3528                             init_3d%tsoil_3d(0:init_3d%nzs-1,nys:nyn,nxl:nxr),&
3529                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, init_3d%nzs-1 )
3530          ENDIF
3531          init_3d%from_file_tsoil = .TRUE.
3532       ENDIF
3533!
3534!--    Close input file
3535       CALL close_input_file( id_dynamic )
3536#endif
3537!
3538!--    End of CPU measurement
3539       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3540
3541    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_lsm   
3542
3543!------------------------------------------------------------------------------!
3544! Description:
3545! ------------
3546!> Reads data at lateral and top boundaries derived from larger-scale model
3547!> (COSMO) by Inifor.
3548!------------------------------------------------------------------------------!
3549    SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
3550
3551       USE control_parameters,                                                 &
3552           ONLY:  air_chemistry, bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n,               &
3553                  bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, humidity, neutral,           &
3554                  nesting_offline, time_since_reference_point
3555
3556       USE indices,                                                            &
3557           ONLY:  nxl, nxlu, nxr, nyn, nys, nysv, nzb, nzt
3558
3559       IMPLICIT NONE
3560       
3561       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
3562       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
3563       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
3564       INTEGER(iwp) ::  t          !< running index time dimension
3565!
3566!--    Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
3567       IF ( .NOT. nesting_offline )  RETURN
3568
3569!
3570!--    CPU measurement
3571       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'start' )
3572
3573#if defined ( __netcdf )
3574!
3575!--    Open file in read-only mode
3576       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
3577                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
3578!
3579!--    Initialize INIFOR forcing.
3580       IF ( .NOT. nest_offl%init )  THEN
3581!
3582!--       At first, inquire all variable names.
3583          CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
3584!
3585!--       Allocate memory to store variable names.
3586          ALLOCATE( nest_offl%var_names(1:num_vars) )
3587          CALL inquire_variable_names( id_dynamic, nest_offl%var_names )
3588!
3589!--       Read time dimension, allocate memory and finally read time array
3590          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3591                                                       nest_offl%nt, 'time' )
3592
3593          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
3594             ALLOCATE( nest_offl%time(0:nest_offl%nt-1) )
3595             CALL get_variable( id_dynamic, 'time', nest_offl%time )
3596          ENDIF
3597!
3598!--       Read vertical dimension of scalar und w grid
3599          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3600                                                       nest_offl%nzu, 'z' )
3601          CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( id_dynamic,             &
3602                                                       nest_offl%nzw, 'zw' )
3603
3604          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'z' ) )  THEN
3605             ALLOCATE( nest_offl%zu_atmos(1:nest_offl%nzu) )
3606             CALL get_variable( id_dynamic, 'z', nest_offl%zu_atmos )
3607          ENDIF
3608          IF ( check_existence( nest_offl%var_names, 'zw' ) )  THEN
3609             ALLOCATE( nest_offl%zw_atmos(1:nest_offl%nzw) )
3610             CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', nest_offl%zw_atmos )
3611          ENDIF
3612
3613!
3614!--       Read surface pressure
3615          IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                           &
3616                                'surface_forcing_surface_pressure' ) )  THEN
3617             ALLOCATE( nest_offl%surface_pressure(0:nest_offl%nt-1) )
3618             CALL get_variable( id_dynamic,                                    &
3619                                'surface_forcing_surface_pressure',            &
3620                                nest_offl%surface_pressure )
3621          ENDIF
3622!
3623!--       Set control flag to indicate that initialization is already done
3624          nest_offl%init = .TRUE.
3625
3626       ENDIF
3627
3628!
3629!--    Obtain time index for current input starting at 0.
3630!--    @todo: At the moment INIFOR and simulated time correspond
3631!--           to each other. If required, adjust to daytime.
3632       nest_offl%tind = MINLOC( ABS( nest_offl%time -                          &
3633                                     time_since_reference_point ), DIM = 1 )   &
3634                        - 1
3635       nest_offl%tind_p = nest_offl%tind + 1       
3636!
3637!--    Read geostrophic wind components
3638       DO  t = nest_offl%tind, nest_offl%tind_p
3639          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', t+1,              &
3640                                nest_offl%ug(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3641          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', t+1,              &
3642                                nest_offl%vg(t-nest_offl%tind,nzb+1:nzt) )
3643       ENDDO
3644!
3645!--    Read data at lateral and top boundaries. Please note, at left and
3646!--    right domain boundary, yz-layers are read for u, v, w, pt and q.
3647!--    For the v-component, the data starts at nysv, while for the other
3648!--    quantities the data starts at nys. This is equivalent at the north
3649!--    and south domain boundary for the u-component.
3650!--    Note, lateral data is also accessed by parallel IO, which is the reason
3651!--    why different arguments are passed depending on the boundary control
3652!--    flags. Cores that do not belong to the respective boundary just make
3653!--    a dummy read with count = 0, just in order to participate the collective
3654!--    operation.
3655!--    Read data for western boundary   
3656       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_u',                     &
3657                          nest_offl%u_left,                                    & ! array to be read
3658                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                    & ! start index y direction
3659                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    & ! start index z direction
3660                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         & ! start index time dimension
3661                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),                & ! number of elements along y
3662                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),            & ! number of elements alogn z
3663                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        & ! number of time steps (2 or 0)
3664                          .TRUE. )                                               ! parallel IO when compiled accordingly
3665     
3666       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_v',                     &
3667                          nest_offl%v_left,                                    &
3668                          MERGE( nysv, 1, bc_dirichlet_l),                     &
3669                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3670                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         &
3671                          MERGE( nyn-nysv+1, 0, bc_dirichlet_l),               &
3672                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),            &
3673                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        &
3674                          .TRUE. )                                       
3675
3676       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_w',                     &
3677                          nest_offl%w_left,                                    &
3678                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3679                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                    &
3680                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),         &
3681                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),                &
3682                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_l),            &
3683                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                        &
3684                          .TRUE. )   
3685
3686       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3687          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_pt',                 &
3688                             nest_offl%pt_left,                                &
3689                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3690                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3691                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),      &
3692                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),             &
3693                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),         &
3694                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                     &
3695                             .TRUE. )
3696       ENDIF
3697
3698       IF ( humidity )  THEN
3699          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_left_qv',                 &
3700                             nest_offl%q_left,                                 &
3701                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3702                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                 &
3703                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),      &
3704                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),             &
3705                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),         &
3706                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                     &
3707                             .TRUE. )
3708       ENDIF
3709       
3710       IF ( air_chemistry )  THEN
3711          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_l, 1)
3712             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3713                                   nest_offl%var_names_chem_l(n) ) )  THEN 
3714                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3715                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_l(n) ),              &
3716                           nest_offl%chem_left(:,:,:,n),                       &
3717                           MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_l),                   &
3718                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_l),                   &
3719                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_l),        &
3720                           MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_l),               &
3721                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_l),           &
3722                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_l),                       &
3723                           .TRUE. )
3724                nest_offl%chem_from_file_l(n) = .TRUE.
3725             ENDIF
3726          ENDDO
3727       ENDIF
3728!
3729!--    Read data for eastern boundary   
3730       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_u',                    &
3731                          nest_offl%u_right,                                   &
3732                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3733                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3734                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3735                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),                &
3736                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),            &
3737                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3738                          .TRUE. )                                             
3739     
3740       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_v',                    &
3741                          nest_offl%v_right,                                   &
3742                          MERGE( nysv, 1, bc_dirichlet_r),                     &
3743                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3744                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3745                          MERGE( nyn-nysv+1, 0, bc_dirichlet_r),               &
3746                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),            &
3747                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3748                          .TRUE. )                                             
3749
3750       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_w',                    &
3751                          nest_offl%w_right,                                   &
3752                          MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3753                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                    &
3754                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),         &
3755                          MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),                &
3756                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_r),            &
3757                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                        &
3758                          .TRUE. )   
3759
3760       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3761          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_pt',                &
3762                             nest_offl%pt_right,                               &
3763                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3764                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3765                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),      &
3766                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),             &
3767                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),         &
3768                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                     &
3769                             .TRUE. )
3770       ENDIF
3771
3772       IF ( humidity )  THEN
3773          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_right_qv',                &
3774                             nest_offl%q_right,                                &
3775                             MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3776                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                 &
3777                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),      &
3778                             MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),             &
3779                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),         &
3780                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                     &
3781                             .TRUE. )
3782       ENDIF
3783       
3784       IF ( air_chemistry )  THEN
3785          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_r, 1)
3786             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3787                                   nest_offl%var_names_chem_r(n) ) )  THEN     
3788                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3789                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_r(n) ),              &
3790                           nest_offl%chem_right(:,:,:,n),                      &
3791                           MERGE( nys+1, 1, bc_dirichlet_r),                   &
3792                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_r),                   &
3793                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_r),        &
3794                           MERGE( nyn-nys+1, 0, bc_dirichlet_r),               &
3795                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_r),           &
3796                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_r),                       &
3797                           .TRUE. )
3798                nest_offl%chem_from_file_r(n) = .TRUE.
3799             ENDIF
3800          ENDDO
3801       ENDIF
3802!
3803!--    Read data for northern boundary
3804       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_u',                    & ! array to be read
3805                          nest_offl%u_north,                                   & ! start index x direction
3806                          MERGE( nxlu, 1, bc_dirichlet_n ),                    & ! start index z direction
3807                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3808                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3809                          MERGE( nxr-nxlu+1, 0, bc_dirichlet_n ),              & ! number of elements alogn z
3810                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3811                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3812                          .TRUE. )                                             
3813                                                                               
3814       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_v',                    & ! array to be read
3815                          nest_offl%v_north,                                   & ! start index x direction
3816                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index z direction
3817                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3818                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3819                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),               & ! number of elements alogn z
3820                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3821                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3822                          .TRUE. )                                             
3823                                                                               
3824       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_w',                    & ! array to be read
3825                          nest_offl%w_north,                                   & ! start index x direction
3826                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index z direction
3827                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                   & ! start index time dimension
3828                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),        & ! number of elements along x
3829                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),               & ! number of elements alogn z
3830                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_n ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3831                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3832                          .TRUE. )                                             
3833                                                                               
3834       IF ( .NOT. neutral )  THEN                                             
3835          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_pt',                & ! array to be read
3836                             nest_offl%pt_north,                               & ! start index x direction
3837                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index z direction
3838                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index time dimension
3839                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),     & ! number of elements along x
3840                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),            & ! number of elements alogn z
3841                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3842                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3843                             .TRUE. )                                             
3844       ENDIF                                                                   
3845       IF ( humidity )  THEN                                                   
3846          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_north_qv',                & ! array to be read
3847                             nest_offl%q_north,                                & ! start index x direction
3848                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index z direction
3849                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                & ! start index time dimension
3850                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),     & ! number of elements along x
3851                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),            & ! number of elements alogn z
3852                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3853                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3854                             .TRUE. )                                             
3855       ENDIF                                                                   
3856                                                                               
3857       IF ( air_chemistry )  THEN                                             
3858          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_n, 1)                     
3859             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3860                                   nest_offl%var_names_chem_n(n) ) )  THEN     
3861                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3862                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_n(n) ),              &
3863                           nest_offl%chem_north(:,:,:,n),                      &
3864                           MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_n ),                  &
3865                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_n ),                  &
3866                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_n ),       &
3867                           MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_n ),              &
3868                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_n ),          &
3869                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_n ),                      &
3870                           .TRUE. )
3871                nest_offl%chem_from_file_n(n) = .TRUE.
3872             ENDIF
3873          ENDDO
3874       ENDIF
3875!
3876!--    Read data for southern boundary
3877       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_u',                    & ! array to be read
3878                          nest_offl%u_south,                                   & ! start index x direction
3879                          MERGE( nxlu, 1, bc_dirichlet_s ),                    & ! start index z direction
3880                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
3881                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
3882                          MERGE( nxr-nxlu+1, 0, bc_dirichlet_s ),              & ! number of elements alogn z
3883                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3884                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3885                          .TRUE. )                                             
3886                                                                               
3887       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_v',                    & ! array to be read
3888                          nest_offl%v_south,                                   & ! start index x direction
3889                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index z direction
3890                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
3891                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
3892                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),               & ! number of elements alogn z
3893                          MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3894                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3895                          .TRUE. )                                             
3896                                                                               
3897       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_w',                    & ! array to be read
3898                          nest_offl%w_south,                                   & ! start index x direction
3899                          MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index z direction
3900                          MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                   & ! start index time dimension
3901                          MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),        & ! number of elements along x
3902                          MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),               & ! number of elements alogn z
3903                          MERGE( nest_offl%nzw, 0, bc_dirichlet_s ),           & ! number of time steps (2 or 0)
3904                          MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                       & ! parallel IO when compiled accordingly
3905                          .TRUE. )                                             
3906                                                                               
3907       IF ( .NOT. neutral )  THEN                                             
3908          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_pt',                & ! array to be read
3909                             nest_offl%pt_south,                               & ! start index x direction
3910                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index z direction
3911                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index time dimension
3912                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),     & ! number of elements along x
3913                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),            & ! number of elements alogn z
3914                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3915                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3916                             .TRUE. )                                             
3917       ENDIF                                                                   
3918       IF ( humidity )  THEN                                                   
3919          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_south_qv',                & ! array to be read
3920                             nest_offl%q_south,                                & ! start index x direction
3921                             MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index z direction
3922                             MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                & ! start index time dimension
3923                             MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),     & ! number of elements along x
3924                             MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),            & ! number of elements alogn z
3925                             MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),        & ! number of time steps (2 or 0)
3926                             MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                    & ! parallel IO when compiled accordingly
3927                             .TRUE. )                                             
3928       ENDIF                                                                   
3929                                                                               
3930       IF ( air_chemistry )  THEN                                             
3931          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_s, 1)                     
3932             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                        &
3933                                   nest_offl%var_names_chem_s(n) ) )  THEN     
3934                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3935                           TRIM( nest_offl%var_names_chem_s(n) ),              &
3936                           nest_offl%chem_south(:,:,:,n),                      &
3937                           MERGE( nxl+1, 1, bc_dirichlet_s ),                  &
3938                           MERGE( nzb+1, 1, bc_dirichlet_s ),                  &
3939                           MERGE( nest_offl%tind+1, 1, bc_dirichlet_s ),       &
3940                           MERGE( nxr-nxl+1, 0, bc_dirichlet_s ),              &
3941                           MERGE( nest_offl%nzu, 0, bc_dirichlet_s ),          &
3942                           MERGE( 2, 0, bc_dirichlet_s ),                      &
3943                           .TRUE. )
3944                nest_offl%chem_from_file_s(n) = .TRUE.
3945             ENDIF
3946          ENDDO
3947       ENDIF
3948!
3949!--    Top boundary
3950       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_u',                      &
3951                             nest_offl%u_top(0:1,nys:nyn,nxlu:nxr),            &
3952                             nxlu, nys+1, nest_offl%tind+1,                    &
3953                             nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3954
3955       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_v',                      &
3956                             nest_offl%v_top(0:1,nysv:nyn,nxl:nxr),            &
3957                             nxl+1, nysv, nest_offl%tind+1,                    &
3958                             nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, 2, .TRUE. )
3959                             
3960       CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_w',                      &
3961                             nest_offl%w_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),             &
3962                             nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                   &
3963                             nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3964                             
3965       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3966          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_pt',                  &
3967                                nest_offl%pt_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),         &
3968                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3969                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3970       ENDIF
3971       IF ( humidity )  THEN
3972          CALL get_variable( id_dynamic, 'ls_forcing_top_qv',                  &
3973                                nest_offl%q_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr),          &
3974                                nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                &
3975                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3976       ENDIF
3977       
3978       IF ( air_chemistry )  THEN
3979          DO  n = 1, UBOUND(nest_offl%var_names_chem_t, 1)
3980             IF ( check_existence( nest_offl%var_names,                     &
3981                                   nest_offl%var_names_chem_t(n) ) )  THEN     
3982                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3983                              TRIM( nest_offl%var_names_chem_t(n) ),           &
3984                              nest_offl%chem_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,n),       &
3985                              nxl+1, nys+1, nest_offl%tind+1,                  &
3986                              nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 2, .TRUE. )
3987                nest_offl%chem_from_file_t(n) = .TRUE.
3988             ENDIF
3989          ENDDO
3990       ENDIF
3991
3992!
3993!--    Close input file
3994       CALL close_input_file( id_dynamic )
3995#endif
3996!
3997!--    End of CPU measurement
3998       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
3999
4000    END SUBROUTINE netcdf_data_input_offline_nesting
4001
4002
4003!------------------------------------------------------------------------------!
4004! Description:
4005! ------------
4006!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
4007!------------------------------------------------------------------------------!
4008    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
4009
4010       USE control_parameters,                                                 &
4011           ONLY:  initializing_actions, message_string, nesting_offline
4012
4013       IMPLICIT NONE
4014
4015!
4016!--    In case of forcing, check whether dynamic input file is present
4017       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.  nesting_offline  )  THEN
4018          message_string = 'nesting_offline = .TRUE. requires dynamic '  //    &
4019                            'input file ' //                                   &
4020                            TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char )
4021          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0546', 1, 2, 0, 6, 0 )
4022       ENDIF
4023!
4024!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
4025!--    prescribed.
4026       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
4027            INDEX( initializing_actions, 'inifor' ) /= 0 )  THEN
4028          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
4029                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
4030                           TRIM( coupling_char )
4031          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
4032       ENDIF
4033
4034    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
4035
4036!------------------------------------------------------------------------------!
4037! Description:
4038! ------------
4039!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
4040!------------------------------------------------------------------------------!
4041    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4042
4043       USE arrays_3d,                                                          &
4044           ONLY:  zu
4045
4046       USE control_parameters,                                                 &
4047           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
4048
4049       USE indices,                                                            &
4050           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys, wall_flags_0
4051
4052       IMPLICIT NONE
4053
4054       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
4055       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
4056       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
4057
4058       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
4059
4060!
4061!--    Return if no static input file is available
4062       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
4063!
4064!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
4065       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4066          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
4067             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
4068             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
4069          ENDIF
4070       ENDIF
4071!
4072!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
4073!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
4074!--    systems might be implemented later.
4075!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
4076       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
4077          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4078                           'allowed to have missing data'
4079          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
4080       ENDIF
4081!
4082!--    Check for negative terrain heights
4083       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
4084          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
4085                           'allowed to have negative values'
4086          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
4087       ENDIF
4088!
4089!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
4090!--    to numeric grid.
4091       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4092          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
4093             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
4094                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
4095                                 'data points along the vertical coordinate.'
4096                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
4097             ENDIF
4098
4099             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
4100                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
4101                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
4102                                 'coordinate do not match numeric grid.'
4103                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, myid, 6, 0 )
4104             ENDIF
4105          ENDIF
4106       ENDIF
4107
4108!
4109!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
4110!--    if no urban surface and land surface model are applied.
4111       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
4112!
4113!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
4114!--    static input file is used.
4115       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
4116              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
4117              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
4118              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
4119             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
4120          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
4121                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
4122                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
4123                           'soil_type and water_type are '//                   &
4124                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
4125                           'also building_type is required'
4126          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
4127       ENDIF
4128!
4129!--    Check for general availability of input variables.
4130!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
4131!--    root_area_dens_s are required.
4132       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4133          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
4134             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
4135                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4136                                 'vegetation_pars is required'
4137                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, -1, 6, 0 )
4138             ENDIF
4139             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
4140                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
4141                                 'root_area_dens_s is required'
4142                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
4143             ENDIF
4144          ENDIF
4145       ENDIF
4146!
4147!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
4148       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4149          check_passed = .TRUE.
4150          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4151             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
4152                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4153             ENDIF
4154          ELSE
4155             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
4156                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
4157             ENDIF
4158          ENDIF
4159          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4160             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
4161                              'soil_pars is required'
4162             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
4163          ENDIF
4164       ENDIF
4165!
4166!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
4167       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
4168          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
4169                           'is required'
4170          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, myid, 6, 0 )
4171       ENDIF
4172!
4173!--    Buildings require an ID.
4174       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
4175          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
4176                           'is required'
4177          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, myid, 6, 0 )
4178       ENDIF
4179!
4180!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
4181       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4182          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
4183             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
4184                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
4185                                 'building_pars is required'
4186                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
4187             ENDIF
4188          ENDIF
4189       ENDIF
4190!
4191!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
4192!--    filtering algorithm).
4193       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
4194       THEN
4195          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
4196                           'is required'
4197          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, myid, 6, 0 )
4198       ENDIF       
4199!
4200!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
4201       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4202          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
4203             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
4204                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
4205                                 'albedo_pars is required'
4206                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
4207             ENDIF
4208          ENDIF
4209       ENDIF
4210!
4211!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
4212       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4213          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4214             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
4215                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4216                                 'pavement_pars is required'
4217                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
4218             ENDIF
4219          ENDIF
4220       ENDIF
4221!
4222!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
4223!--    is required.
4224       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4225          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
4226             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
4227                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
4228                                 'pavement_subsurface_pars is required'
4229                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
4230             ENDIF
4231          ENDIF
4232       ENDIF
4233!
4234!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
4235       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4236          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
4237             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
4238                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
4239                                 'water_pars is required'
4240                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
4241             ENDIF
4242          ENDIF
4243       ENDIF
4244!
4245!--    Check for local consistency of the input data.
4246       DO  i = nxl, nxr
4247          DO  j = nys, nyn
4248!
4249!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
4250!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
4251!--          must be set to a non­missing value.
4252             IF ( land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
4253                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4254                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4255                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4256                   WRITE( message_string, * )                                  &
4257                                    'At least one of the parameters '//        &
4258                                    'vegetation_type, pavement_type, '     //  &
4259                                    'or water_type must be set '//             &
4260                                    'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4261                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4262                ENDIF
4263             ELSEIF ( land_surface  .AND.  urban_surface )  THEN
4264                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4265                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
4266                     building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.&
4267                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
4268                   WRITE( message_string, * )                                  &
4269                                 'At least one of the parameters '//           &
4270                                 'vegetation_type, pavement_type, '  //        &
4271                                 'building_type, or water_type must be set '// &
4272                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
4273                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
4274                ENDIF
4275             ENDIF
4276               
4277!
4278!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
4279!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
4280             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
4281                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
4282                check_passed = .TRUE.
4283                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4284                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
4285                      check_passed = .FALSE.
4286                ELSE
4287                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
4288                      check_passed = .FALSE.
4289                ENDIF
4290
4291                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4292                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
4293                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
4294                                 'pavement_type is a non-missing value.'
4295                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
4296                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4297                ENDIF
4298             ENDIF
4299!
4300!--          Check for consistency of surface fraction. If more than one type
4301!--          is set, surface fraction need to be given and the sum must not
4302!--          be larger than 1.
4303             n_surf = 0
4304             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
4305                n_surf = n_surf + 1
4306             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
4307                n_surf = n_surf + 1
4308             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
4309                n_surf = n_surf + 1
4310
4311             IF ( n_surf > 1 )  THEN
4312                IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
4313                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4314                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4315                                 'must be provided.'
4316                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4317                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4318                ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
4319                               surface_fraction_f%fill ) )  THEN
4320                   message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
4321                                 'given at a location, surface_fraction ' //   &
4322                                 'must be provided.'
4323                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
4324                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4325                ENDIF
4326             ENDIF
4327!
4328!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
4329!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
4330!--          etc..
4331             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
4332!
4333!--             Sum of relative fractions must not exceed 1.
4334                IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) > 1.0_wp )  THEN
4335                   message_string = 'surface_fraction must not exceed 1'
4336                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',            &
4337                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4338                ENDIF
4339!
4340!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
4341!--             this type is set.
4342                IF (                                                           &
4343                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
4344                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
4345                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
4346                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4347                  )  .OR.                                                      &
4348                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
4349                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
4350                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
4351                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4352                  )  .OR.                                                      &
4353                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
4354                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
4355                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
4356                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4357                  ) )  THEN
4358                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4359                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4360                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
4361                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
4362                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
4363                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4364                ENDIF
4365!
4366!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
4367!--             if this type is not set.
4368                IF (                                                           &
4369                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
4370                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
4371                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
4372                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4373                  )  .OR.                                                      &
4374                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
4375                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
4376                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
4377                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4378                  )  .OR.                                                      &
4379                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
4380                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
4381                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
4382                                                     surface_fraction_f%fill ) &
4383                  ) )  THEN
4384                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
4385                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
4386                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
4387                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
4388                             'given type.'
4389                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
4390                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4391                ENDIF
4392             ENDIF
4393!
4394!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
4395!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
4396!--          vegetation_type can be overwritten.
4397             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4398                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4399                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
4400                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
4401                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
4402                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
4403                                       'this location must be set.'
4404                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
4405                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4406                   ENDIF
4407                ENDIF
4408             ENDIF
4409!
4410!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
4411!--          be set.
4412             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
4413                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4414                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
4415                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
4416                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
4417                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
4418                                       'must be set at this location.'
4419                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
4420                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4421                   ENDIF
4422                ENDIF
4423             ENDIF
4424!
4425!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
4426!--          must be set.
4427             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
4428                check_passed = .TRUE.
4429                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
4430                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
4431                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4432                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4433                   ENDIF
4434                ELSE
4435                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
4436                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
4437                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
4438                   ENDIF
4439                ENDIF
4440                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
4441                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
4442                                    'soil_pars at this location must be set.'
4443                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
4444                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4445                ENDIF
4446             ENDIF
4447
4448!
4449!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
4450!--          must be set.
4451             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4452                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4453                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4454                             building_pars_f%fill ) )  THEN
4455                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
4456                                       'parameters of building_pars at this '//&
4457                                       'location must be set.'
4458                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
4459                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4460                   ENDIF
4461                ENDIF
4462             ENDIF
4463!
4464!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
4465!--          Please note, buildings are already processed and filtered.
4466!--          For this reason, consistency checks are based on wall_flags_0
4467!--          rather than buildings_f (buildings are represented by bit 6 in
4468!--          wall_flags_0).
4469             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
4470                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4471                     building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill  .OR.    &
4472               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.            &
4473                     building_type_f%var(j,i) /= building_type_f%fill )  THEN
4474                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //      &
4475                                   'building is set requires a type ' //       &
4476                                   '( and vice versa ) in case the ' //        &
4477                                   'urban-surface model is applied. ' //       &
4478                                   'i, j = ', i, j
4479                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',            &
4480                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4481                ENDIF
4482             ENDIF
4483!
4484!--          Check if at each location where a building is present also an ID
4485!--          is set and vice versa.
4486             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4487                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4488                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill  .OR.       &
4489               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4490                     building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
4491                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //     &
4492                                   'building is set requires an ID ' //       &
4493                                   '( and vice versa ). i, j = ', i, j
4494                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',           &
4495                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4496                ENDIF
4497             ENDIF
4498!
4499!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
4500             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
4501                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.           &
4502                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
4503                   WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '//   &
4504                                              'requires an ID.', i, j
4505                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',           &
4506                                  2, 2, myid, 6, 0 )
4507                ENDIF
4508             ENDIF
4509!
4510!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
4511!--          must be set.
4512             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
4513                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4514                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
4515                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
4516                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
4517                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
4518                                       'location must be set.'
4519                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
4520                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4521                   ENDIF
4522                ENDIF
4523             ENDIF
4524
4525!
4526!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
4527!--          of pavement_pars must be set at this location.
4528             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4529                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4530                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
4531                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
4532                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4533                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
4534                                       'location must be set.'
4535                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
4536                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4537                   ENDIF
4538                ENDIF
4539             ENDIF
4540!
4541!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
4542!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
4543!--          location.
4544             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
4545                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4546                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
4547                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
4548                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
4549                                       'parameters of '                  //    &
4550                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
4551                                       'location must be set.'
4552                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
4553                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4554                   ENDIF
4555                ENDIF
4556             ENDIF
4557
4558!
4559!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
4560!--          must be set  at this location.
4561             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
4562                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
4563                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
4564                             water_pars_f%fill ) )  THEN
4565                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
4566                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
4567                                       'location must be set.'
4568                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
4569                                     2, 2, myid, 6, 0 )
4570                   ENDIF
4571                ENDIF
4572             ENDIF
4573
4574          ENDDO
4575       ENDDO
4576
4577    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
4578
4579!------------------------------------------------------------------------------!
4580! Description:
4581! ------------
4582!> Resize 8-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4583!------------------------------------------------------------------------------!
4584    SUBROUTINE resize_array_2d_int8( var, js, je, is, ie )
4585   
4586       IMPLICIT NONE
4587
4588       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4589       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4590       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4591       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4592       
4593       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4594       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4595!
4596!--    Allocate temporary variable
4597       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4598!
4599!--    Temporary copy of the variable
4600       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4601!
4602!--    Resize the array
4603       DEALLOCATE( var )
4604       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4605!
4606!--    Transfer temporary copy back to original array
4607       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4608
4609    END SUBROUTINE resize_array_2d_int8
4610   
4611!------------------------------------------------------------------------------!
4612! Description:
4613! ------------
4614!> Resize 32-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4615!------------------------------------------------------------------------------!
4616    SUBROUTINE resize_array_2d_int32( var, js, je, is, ie )
4617
4618       IMPLICIT NONE
4619       
4620       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4621       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4622       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4623       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4624
4625       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4626       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4627!
4628!--    Allocate temporary variable
4629       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4630!
4631!--    Temporary copy of the variable
4632       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
4633!
4634!--    Resize the array
4635       DEALLOCATE( var )
4636       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4637!
4638!--    Transfer temporary copy back to original array
4639       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
4640
4641    END SUBROUTINE resize_array_2d_int32
4642   
4643!------------------------------------------------------------------------------!
4644! Description:
4645! ------------
4646!> Resize 8-bit 3D Integer array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4647!------------------------------------------------------------------------------!
4648    SUBROUTINE resize_array_3d_int8( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4649
4650       IMPLICIT NONE
4651
4652       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4653       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4654       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4655       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4656       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4657       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4658       
4659       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4660       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4661!
4662!--    Allocate temporary variable
4663       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4664!
4665!--    Temporary copy of the variable
4666       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4667!
4668!--    Resize the array
4669       DEALLOCATE( var )
4670       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4671!
4672!--    Transfer temporary copy back to original array
4673       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4674
4675    END SUBROUTINE resize_array_3d_int8
4676   
4677!------------------------------------------------------------------------------!
4678! Description:
4679! ------------
4680!> Resize 3D Real array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4681!------------------------------------------------------------------------------!
4682    SUBROUTINE resize_array_3d_real( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4683
4684       IMPLICIT NONE
4685
4686       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4687       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4688       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4689       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4690       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4691       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4692       
4693       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4694       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4695!
4696!--    Allocate temporary variable
4697       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4698!
4699!--    Temporary copy of the variable
4700       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4701!
4702!--    Resize the array
4703       DEALLOCATE( var )
4704       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4705!
4706!--    Transfer temporary copy back to original array
4707       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4708
4709    END SUBROUTINE resize_array_3d_real
4710   
4711!------------------------------------------------------------------------------!
4712! Description:
4713! ------------
4714!> Resize 4D Real array: (:,:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4715!------------------------------------------------------------------------------!
4716    SUBROUTINE resize_array_4d_real( var, k1s, k1e, k2s, k2e, js, je, is, ie )
4717
4718       IMPLICIT NONE
4719       
4720       INTEGER(iwp) ::  je  !< upper index bound along y direction
4721       INTEGER(iwp) ::  js  !< lower index bound along y direction
4722       INTEGER(iwp) ::  ie  !< upper index bound along x direction
4723       INTEGER(iwp) ::  is  !< lower index bound along x direction
4724       INTEGER(iwp) ::  k1e !< upper bound of treated array in z-direction 
4725       INTEGER(iwp) ::  k1s !< lower bound of treated array in z-direction
4726       INTEGER(iwp) ::  k2e !< upper bound of treated array along parameter space 
4727       INTEGER(iwp) ::  k2s !< lower bound of treated array along parameter space 
4728       
4729       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4730       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4731!
4732!--    Allocate temporary variable
4733       ALLOCATE( var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4734!
4735!--    Temporary copy of the variable
4736       var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4737!
4738!--    Resize the array
4739       DEALLOCATE( var )
4740       ALLOCATE( var(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4741!
4742!--    Transfer temporary copy back to original array
4743       var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4744
4745    END SUBROUTINE resize_array_4d_real
4746   
4747!------------------------------------------------------------------------------!
4748! Description:
4749! ------------
4750!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables.
4751!------------------------------------------------------------------------------!
4752    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d( var, z_grid, z_file)
4753
4754       IMPLICIT NONE
4755
4756       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4757       INTEGER(iwp) ::  kk      !< running index z-direction stretched model grid
4758       INTEGER(iwp) ::  kl      !< lower index bound along z-direction
4759       INTEGER(iwp) ::  ku      !< upper index bound along z-direction
4760
4761       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_grid                  !< grid levels on numeric grid
4762       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  z_file                  !< grid levels on file grid
4763       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var      !< treated variable
4764       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  var_tmp  !< temporary variable
4765
4766
4767       kl = LBOUND(var,1)
4768       ku = UBOUND(var,1)
4769       ALLOCATE( var_tmp(kl:ku) )
4770
4771       DO  k = kl, ku
4772
4773          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4774
4775          IF ( kk < ku )  THEN
4776             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4777                var_tmp(k) = var(kk) +                                         &
4778                                       ( var(kk+1)        - var(kk)    ) /     &
4779                                       ( z_file(kk+1)     - z_file(kk) ) *     &
4780                                       ( z_grid(k)        - z_file(kk) )
4781
4782             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4783                var_tmp(k) = var(kk-1) +                                       &
4784                                         ( var(kk)     - var(kk-1)    ) /      &
4785                                         ( z_file(kk)  - z_file(kk-1) ) *      &
4786                                         ( z_grid(k)   - z_file(kk-1) )
4787             ENDIF
4788!
4789!--       Extrapolate
4790          ELSE
4791
4792             var_tmp(k) = var(ku) +   ( var(ku)    - var(ku-1)      ) /        &
4793                                      ( z_file(ku) - z_file(ku-1)   ) *        &
4794                                      ( z_grid(k)  - z_file(ku)     )
4795
4796          ENDIF
4797
4798       ENDDO
4799       var(:) = var_tmp(:)
4800
4801       DEALLOCATE( var_tmp )
4802
4803
4804    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d
4805
4806
4807!------------------------------------------------------------------------------!
4808! Description:
4809! ------------
4810!> Vertical interpolation and extrapolation of 1D variables from Inifor grid
4811!> onto Palm grid, where both have same dimension. Please note, the passed
4812!> paramter list in 1D version is different compared to 2D version.
4813!------------------------------------------------------------------------------!
4814    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil( var, var_file,           &
4815                                                      z_grid, z_file,          &
4816                                                      nzb_var, nzt_var,        &
4817                                                      nzb_file, nzt_file )
4818
4819       IMPLICIT NONE
4820
4821       INTEGER(iwp) ::  k        !< running index z-direction file
4822       INTEGER(iwp) ::  kk       !< running index z-direction stretched model grid
4823       INTEGER(iwp) ::  ku       !< upper index bound along z-direction for varialbe from file
4824       INTEGER(iwp) ::  nzb_var  !< lower bound of final array
4825       INTEGER(iwp) ::  nzt_var  !< upper bound of final array
4826       INTEGER(iwp) ::  nzb_file !< lower bound of file array
4827       INTEGER(iwp) ::  nzt_file !< upper bound of file array
4828
4829!        LOGICAL, OPTIONAL ::  zsoil !< flag indicating reverse z-axis, i.e. zsoil instead of height, e.g. in case of ocean or soil
4830
4831       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  z_grid   !< grid levels on numeric grid
4832       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  z_file   !< grid levels on file grid
4833       REAL(wp), DIMENSION(nzb_var:nzt_var)   ::  var      !< treated variable
4834       REAL(wp), DIMENSION(nzb_file:nzt_file) ::  var_file !< temporary variable
4835
4836       ku = nzt_file
4837
4838       DO  k = nzb_var, nzt_var
4839!
4840!--       Determine index on Inifor grid which is closest to the actual height
4841          kk = MINLOC( ABS( z_file - z_grid(k) ), DIM = 1 )
4842!
4843!--       If closest index on Inifor grid is smaller than top index,
4844!--       interpolate the data
4845          IF ( kk < nzt_file )  THEN
4846             IF ( z_file(kk) - z_grid(k) <= 0.0_wp )  THEN
4847                var(k) = var_file(kk) + ( var_file(kk+1) - var_file(kk) ) /    &
4848                                        ( z_file(kk+1)   - z_file(kk)   ) *    &
4849                                        ( z_grid(k)      - z_file(kk)   )
4850
4851             ELSEIF ( z_file(kk) - z_grid(k) > 0.0_wp )  THEN
4852                var(k) = var_file(kk-1) + ( var_file(kk) - var_file(kk-1) ) /  &
4853                                          ( z_file(kk)   - z_file(kk-1)   ) *  &
4854                                          ( z_grid(k)    - z_file(kk-1)   )
4855             ENDIF
4856!
4857!--       Extrapolate if actual height is above the highest Inifor level
4858          ELSE
4859             var(k) = var_file(ku) + ( var_file(ku) - var_file(ku-1) ) /       &
4860                                     ( z_file(ku)   - z_file(ku-1)   ) *       &
4861                                     ( z_grid(k)    - z_file(ku)     )
4862
4863          ENDIF
4864
4865       ENDDO
4866
4867    END SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_1d_soil
4868
4869!------------------------------------------------------------------------------!
4870! Description:
4871! ------------
4872!> Vertical interpolation and extrapolation of 2D variables at lateral boundaries.
4873!------------------------------------------------------------------------------!
4874    SUBROUTINE netcdf_data_input_interpolate_2d( var, z_grid, z_file)
4875
4876       IMPLICIT NONE
4877
4878       INTEGER(iwp) ::  i       !< running index x- or y -direction
4879       INTEGER(iwp) ::  il      !< lower index bound along x- or y-direction
4880       INTEGER(iwp) ::  iu      !< upper index bound along x- or y-direction
4881       INTEGER(iwp) ::  k       !< running index z-direction file
4882       <