source: palm/trunk/SOURCE/netcdf_data_input_mod.f90 @ 4388

Last change on this file since 4388 was 4388, checked in by raasch, 20 months ago

bugfix for error messages while reading ASCII topo file

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 260.8 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 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: netcdf_data_input_mod.f90 4388 2020-01-28 16:36:55Z raasch $
27! bugfix for error messages while reading ASCII topo file
28!
29! 4387 2020-01-28 11:44:20Z banzhafs
30! Added subroutine get_variable_string_generic ( )
31! and added to interface get_variable to circumvent
32! unknown application-specific restrictions
33! in existing function get_variable_string ( ),
34! which is retained for backward compatibility (ECC)
35!
36! 4370 2020-01-10 14:00:44Z raasch
37! collective read switched off on NEC Aurora to avoid hang situations
38!
39! 4362 2020-01-07 17:15:02Z suehring
40! Input of plant canopy variables from static driver moved to plant-canopy
41! model
42!
43! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
44! Correct single message calls, local checks must be given by the respective
45! mpi rank.
46!
47! 4346 2019-12-18 11:55:56Z motisi
48! Introduction of wall_flags_total_0, which currently sets bits based on static
49! topography information used in wall_flags_static_0
50!
51! 4329 2019-12-10 15:46:36Z motisi
52! Renamed wall_flags_0 to wall_flags_static_0
53!
54! 4321 2019-12-04 10:26:38Z pavelkrc
55! Further revise check for surface fractions
56!
57! 4313 2019-11-27 14:07:00Z suehring
58! Checks for surface fractions revised
59!
60! 4312 2019-11-27 14:06:25Z suehring
61! Open input files with read-only attribute instead of write attribute.
62!
63! 4280 2019-10-29 14:34:15Z monakurppa
64! Remove id_emis flags from get_variable_4d_to_3d_real and
65! get_variable_5d_to_4d_real
66!
67! 4258 2019-10-07 13:29:08Z suehring
68! - Migrate input of soil temperature and moisture to land-surface model.
69! - Remove interpolate routines and move the only required subroutine to
70!   land-surface model.
71!
72! 4247 2019-09-30 10:18:24Z pavelkrc
73! Add reading and processing of building_surface_pars
74!
75! 4226 2019-09-10 17:03:24Z suehring
76! - Netcdf input routine for dimension length renamed
77! - Move offline-nesting-specific checks to nesting_offl_mod
78! - Module-specific input of boundary data for offline nesting moved to
79!   nesting_offl_mod
80! - Define module specific data type for offline nesting in nesting_offl_mod
81!
82! 4190 2019-08-27 15:42:37Z suehring
83! type real_1d changed to real_1d_3d
84!
85! 4186 2019-08-23 16:06:14Z suehring
86! Minor formatting adjustments
87!
88! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
89! Corrected "Former revisions" section
90!
91! 4178 2019-08-21 11:13:06Z suehring
92! Implement input of external radiation forcing. Therefore, provide public
93! subroutines and variables.
94!
95! 4150 2019-08-08 20:00:47Z suehring
96! Some variables are given the public attribute, in order to call netcdf input
97! from single routines
98!
99! 4125 2019-07-29 13:31:44Z suehring
100! To enable netcdf-parallel access for lateral boundary data (dynamic input),
101! zero number of elements are passed to the respective get_variable routine
102! for non-boundary cores.
103!
104! 4100 2019-07-17 08:11:29Z forkel
105! Made check for input_pids_dynamic and 'inifor' more general
106!
107! 4012 2019-05-31 15:19:05Z monakurppa
108!
109! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
110! Remove single location message
111!
112! 3976 2019-05-15 11:02:34Z hellstea
113! Remove unused variables from last commit
114!
115! 3969 2019-05-13 12:14:33Z suehring
116! - clean-up index notations for emission_values to eliminate magic numbers
117! - introduce temporary variable dum_var_5d as well as subroutines
118!   get_var_5d_real and get_var_5d_real_dynamic
119! - remove emission-specific code in generic get_variable routines
120! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data change netCDF LOD 1
121!   (default) emission_values to the following index order:
122!   z, y, x, species, category
123! - in subroutine netcdf_data_input_chemistry_data
124!   changed netCDF LOD 2 pre-processed emission_values to the following index
125!   order: time, z, y, x, species
126! - in type chem_emis_att_type replace nspec with n_emiss_species
127!   but retained nspec for backward compatibility with salsa_mod. (E.C. Chan)
128!
129! 3961 2019-05-08 16:12:31Z suehring
130! Revise checks for building IDs and types
131!
132! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
133! Temporarily disabled some (faulty) checks for static driver.
134!
135! 3942 2019-04-30 13:08:30Z kanani
136! Fix: increase LEN of all NetCDF attribute values (caused crash in
137! netcdf_create_global_atts due to insufficient length)
138!
139! 3941 2019-04-30 09:48:33Z suehring
140! Move check for grid dimension to an earlier point in time when first array
141! is read.
142! Improve checks for building types / IDs with respect to 2D/3D buildings.
143!
144! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
145! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
146! of additional debug messages
147!
148! 3864 2019-04-05 09:01:56Z monakurppa
149! get_variable_4d_to_3d_real modified to enable read in data of type
150! data(t,y,x,n) one timestep at a time + some routines made public
151!
152! 3855 2019-04-03 10:00:59Z suehring
153! Typo removed
154!
155! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
156! Bugfix in one of the checks. Typo removed.
157!
158! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
159! Enable mesoscale offline nesting for chemistry variables as well as
160! initialization of chemistry via dynamic input file.
161!
162! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
163! Interface for attribute input of 8-bit and 32-bit integer
164!
165! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
166! unused variables removed
167!
168! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
169! Initial revision (suehring)
170!
171! Authors:
172! --------
173! @author Matthias Suehring
174! @author Edward C. Chan
175! @author Emanuele Russo
176!
177! Description:
178! ------------
179!> Modulue contains routines to input data according to Palm input data
180!> standart using dynamic and static input files.
181!> @todo - Chemistry: revise reading of netcdf file and ajdust formatting
182!>         according to standard!!! (ecc/done)
183!> @todo - Order input alphabetically
184!> @todo - Revise error messages and error numbers
185!> @todo - Input of missing quantities (chemical species, emission rates)
186!> @todo - Defninition and input of still missing variable attributes
187!>         (ecc/what are they?)
188!> @todo - Input of initial geostrophic wind profiles with cyclic conditions.
189!> @todo - remove z dimension from default_emission_data nad preproc_emission_data
190!          and correpsonding subroutines get_var_5d_real and get_var_5d_dynamic (ecc)
191!> @todo - decpreciate chem_emis_att_type@nspec (ecc)
192!> @todo - depreciate subroutines get_variable_4d_to_3d_real and
193!>         get_variable_5d_to_4d_real (ecc)
194!> @todo - introduce useful debug_message(s)
195!------------------------------------------------------------------------------!
196 MODULE netcdf_data_input_mod
197
198    USE control_parameters,                                                    &
199        ONLY:  coupling_char, io_blocks, io_group
200
201    USE cpulog,                                                                &
202        ONLY:  cpu_log, log_point_s
203
204    USE indices,                                                               &
205        ONLY:  nbgp
206
207    USE kinds
208
209#if defined ( __netcdf )
210    USE NETCDF
211#endif
212
213    USE pegrid
214
215    USE surface_mod,                                                           &
216        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win
217!
218!-- Define type for dimensions.
219    TYPE dims_xy
220       INTEGER(iwp) :: nx                             !< dimension length in x
221       INTEGER(iwp) :: ny                             !< dimension length in y
222       INTEGER(iwp) :: nz                             !< dimension length in z
223       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: x       !< dimension array in x
224       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: y       !< dimension array in y
225       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: z       !< dimension array in z
226    END TYPE dims_xy
227    TYPE init_type
228
229       CHARACTER(LEN=16) ::  init_char = 'init_atmosphere_'          !< leading substring for init variables
230       CHARACTER(LEN=23) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00' !< reference time of input data
231       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names_chem !< list of chemistry variable names that can potentially be on file
232
233       INTEGER(iwp) ::  lod_msoil !< level of detail - soil moisture
234       INTEGER(iwp) ::  lod_pt    !< level of detail - pt
235       INTEGER(iwp) ::  lod_q     !< level of detail - q
236       INTEGER(iwp) ::  lod_tsoil !< level of detail - soil temperature
237       INTEGER(iwp) ::  lod_u     !< level of detail - u-component
238       INTEGER(iwp) ::  lod_v     !< level of detail - v-component
239       INTEGER(iwp) ::  lod_w     !< level of detail - w-component
240       INTEGER(iwp) ::  nx        !< number of scalar grid points along x in dynamic input file
241       INTEGER(iwp) ::  nxu       !< number of u grid points along x in dynamic input file
242       INTEGER(iwp) ::  ny        !< number of scalar grid points along y in dynamic input file
243       INTEGER(iwp) ::  nyv       !< number of v grid points along y in dynamic input file
244       INTEGER(iwp) ::  nzs       !< number of vertical soil levels in dynamic input file
245       INTEGER(iwp) ::  nzu       !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
246       INTEGER(iwp) ::  nzw       !< number of vertical levels on w grid in dynamic input file
247       
248       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  lod_chem !< level of detail - chemistry variables
249
250       LOGICAL ::  from_file_msoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil moisture is already initialized from file
251       LOGICAL ::  from_file_pt     = .FALSE. !< flag indicating whether pt is already initialized from file
252       LOGICAL ::  from_file_q      = .FALSE. !< flag indicating whether q is already initialized from file
253       LOGICAL ::  from_file_tsoil  = .FALSE. !< flag indicating whether soil temperature is already initialized from file
254       LOGICAL ::  from_file_u      = .FALSE. !< flag indicating whether u is already initialized from file
255       LOGICAL ::  from_file_ug     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
256       LOGICAL ::  from_file_v      = .FALSE. !< flag indicating whether v is already initialized from file
257       LOGICAL ::  from_file_vg     = .FALSE. !< flag indicating whether ug is already initialized from file
258       LOGICAL ::  from_file_w      = .FALSE. !< flag indicating whether w is already initialized from file
259       
260       LOGICAL, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  from_file_chem !< flag indicating whether chemistry variable is read from file
261
262       REAL(wp) ::  fill_msoil              !< fill value for soil moisture
263       REAL(wp) ::  fill_pt                 !< fill value for pt
264       REAL(wp) ::  fill_q                  !< fill value for q
265       REAL(wp) ::  fill_tsoil              !< fill value for soil temperature
266       REAL(wp) ::  fill_u                  !< fill value for u
267       REAL(wp) ::  fill_v                  !< fill value for v
268       REAL(wp) ::  fill_w                  !< fill value for w
269       REAL(wp) ::  latitude = 0.0_wp       !< latitude of the lower left corner
270       REAL(wp) ::  longitude = 0.0_wp      !< longitude of the lower left corner
271       REAL(wp) ::  origin_x = 500000.0_wp  !< UTM easting of the lower left corner
272       REAL(wp) ::  origin_y = 0.0_wp       !< UTM northing of the lower left corner
273       REAL(wp) ::  origin_z = 0.0_wp       !< reference height of input data
274       REAL(wp) ::  rotation_angle = 0.0_wp !< rotation angle of input data
275
276       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  fill_chem    !< fill value - chemistry variables
277       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  msoil_1d     !< initial vertical profile of soil moisture
278       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pt_init      !< initial vertical profile of pt
279       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  q_init       !< initial vertical profile of q
280       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  tsoil_1d     !< initial vertical profile of soil temperature
281       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  u_init       !< initial vertical profile of u
282       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ug_init      !< initial vertical profile of ug
283       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  v_init       !< initial vertical profile of v
284       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vg_init      !< initial vertical profile of ug
285       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  w_init       !< initial vertical profile of w
286       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z_soil       !< vertical levels in soil in dynamic input file, used for interpolation
287       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos     !< vertical levels at scalar grid in dynamic input file, used for interpolation
288       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zw_atmos     !< vertical levels at w grid in dynamic input file, used for interpolation
289       
290       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  chem_init  !< initial vertical profiles of chemistry variables
291
292
293       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  msoil_3d !< initial 3d soil moisture provide by Inifor and interpolated onto soil grid
294       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  tsoil_3d !< initial 3d soil temperature provide by Inifor and interpolated onto soil grid
295
296    END TYPE init_type
297
298!-- Data type for the general information of chemistry emissions, do not dependent on the particular chemical species
299    TYPE chem_emis_att_type
300
301       !-DIMENSIONS
302       
303       INTEGER(iwp)                                 :: nspec=0            !< no of chem species provided in emission_values
304       INTEGER(iwp)                                 :: n_emiss_species=0  !< no of chem species provided in emission_values
305                                                                          !< same function as nspec, which will be depreciated (ecc)
306                                                                                 
307       INTEGER(iwp)                                 :: ncat=0             !< number of emission categories
308       INTEGER(iwp)                                 :: nvoc=0             !< number of VOC components
309       INTEGER(iwp)                                 :: npm=0              !< number of PM components
310       INTEGER(iwp)                                 :: nnox=2             !< number of NOx components: NO and NO2
311       INTEGER(iwp)                                 :: nsox=2             !< number of SOX components: SO and SO4
312       INTEGER(iwp)                                 :: nhoursyear         !< number of hours of a specific year in the HOURLY mode
313                                                                          !< of the default mode
314       INTEGER(iwp)                                 :: nmonthdayhour      !< number of month days and hours in the MDH mode
315                                                                          !< of the default mode
316       INTEGER(iwp)                                 :: dt_emission        !< Number of emissions timesteps for one year
317                                                                          !< in the pre-processed emissions case
318       !-- 1d emission input variables
319       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: pm_name       !< Names of PM components
320       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: cat_name      !< Emission category names
321       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: species_name  !< Names of emission chemical species
322       CHARACTER (LEN=25),ALLOCATABLE, DIMENSION(:) :: voc_name      !< Names of VOCs components
323       CHARACTER (LEN=25)                           :: units         !< Units
324
325       INTEGER(iwp)                                 :: i_hour         !< indices for assigning emission values at different timesteps
326       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: cat_index      !< Indices for emission categories
327       INTEGER(iwp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)       :: species_index  !< Indices for emission chem species
328
329       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:)           :: xm             !< Molecular masses of emission chem species
330
331       !-- 2d emission input variables
332       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: hourly_emis_time_factor  !< Time factors for HOURLY emissions (DEFAULT mode)
333       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: mdh_emis_time_factor     !< Time factors for MDH emissions (DEFAULT mode)
334       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: nox_comp                 !< Composition of NO and NO2
335       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: sox_comp                 !< Composition of SO2 and SO4
336       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)         :: voc_comp                 !< Composition of VOC components (not fixed)
337
338       !-- 3d emission input variables
339       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)       :: pm_comp                  !< Composition of PM components (not fixed)
340 
341    END TYPE chem_emis_att_type
342
343
344!-- Data type for the values of chemistry emissions
345    TYPE chem_emis_val_type
346
347       !REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)     :: stack_height           !< stack height (ecc / to be implemented)
348       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:)    :: default_emission_data  !< Emission input values for LOD1 (DEFAULT mode)
349       REAL(wp),ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)  :: preproc_emission_data  !< Emission input values for LOD2 (PRE-PROCESSED mode)
350
351    END TYPE chem_emis_val_type
352
353!
354!-- Define data structures for different input data types.
355!-- 8-bit Integer 2D
356    TYPE int_2d_8bit
357       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                      !< fill value
358       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
359
360       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
361    END TYPE int_2d_8bit
362!
363!-- 8-bit Integer 3D
364    TYPE int_3d_8bit
365       INTEGER(KIND=1) ::  fill = -127                           !< fill value
366       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< respective variable
367
368       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
369    END TYPE int_3d_8bit
370!
371!-- 32-bit Integer 2D
372    TYPE int_2d_32bit
373       INTEGER(iwp) ::  fill = -9999                      !< fill value
374       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var  !< respective variable
375
376       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
377    END TYPE int_2d_32bit
378!
379!-- Define data type to read 1D or 3D real variables.
380    TYPE real_1d_3d
381       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
382
383       INTEGER(iwp) ::  lod = -1        !< level-of-detail
384       
385       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
386       
387       REAL(wp), DIMENSION(:),     ALLOCATABLE ::  var1d     !< respective 1D variable
388       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var3d     !< respective 3D variable
389    END TYPE real_1d_3d   
390!
391!-- Define data type to read 2D real variables
392    TYPE real_2d
393       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
394
395       INTEGER(iwp) ::  lod             !< level-of-detail
396       
397       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                !< fill value
398       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
399    END TYPE real_2d
400
401!
402!-- Define data type to read 3D real variables
403    TYPE real_3d
404       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
405
406       INTEGER(iwp) ::  nz   !< number of grid points along vertical dimension
407
408       REAL(wp) ::  fill = -9999.9_wp                  !< fill value
409       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var !< respective variable
410    END TYPE real_3d
411!
412!-- Define data structure where the dimension and type of the input depends
413!-- on the given level of detail.
414!-- For buildings, the input is either 2D float, or 3d byte.
415    TYPE build_in
416       INTEGER(iwp)    ::  lod = 1                               !< level of detail
417       INTEGER(KIND=1) ::  fill2 = -127                          !< fill value for lod = 2
418       INTEGER(iwp)    ::  nz                                    !< number of vertical layers in file
419       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d !< 3d variable (lod = 2)
420
421       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  z                 !< vertical coordinate for 3D building, used for consistency check
422
423       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
424
425       REAL(wp)                              ::  fill1 = -9999.9_wp !< fill values for lod = 1
426       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_2d             !< 2d variable (lod = 1)
427       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  oro_max            !< terraing height under particular buildings
428    END TYPE build_in
429
430!
431!-- For soil_type, the input is either 2D or 3D one-byte integer.
432    TYPE soil_in
433       INTEGER(iwp)                                   ::  lod = 1      !< level of detail
434       INTEGER(KIND=1)                                ::  fill = -127  !< fill value for lod = 2
435       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  var_2d       !< 2d variable (lod = 1)
436       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_3d       !< 3d variable (lod = 2)
437
438       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
439    END TYPE soil_in
440
441!
442!-- Define data type for fractions between surface types
443    TYPE fracs
444       INTEGER(iwp)                            ::  nf             !< total number of fractions
445       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nfracs         !< dimension array for fraction
446
447       LOGICAL ::  from_file = .FALSE. !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
448
449       REAL(wp)                                ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
450       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  frac              !< respective fraction between different surface types
451    END TYPE fracs
452!
453!-- Data type for parameter lists, Depending on the given level of detail,
454!-- the input is 3D or 4D
455    TYPE pars
456       INTEGER(iwp)                            ::  lod = 1         !< level of detail
457       INTEGER(iwp)                            ::  np              !< total number of parameters
458       INTEGER(iwp)                            ::  nz              !< vertical dimension - number of soil layers
459       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  layers          !< dimension array for soil layers
460       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  pars            !< dimension array for parameters
461
462       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
463
464       REAL(wp)                                  ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
465       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  pars_xy           !< respective parameters, level of detail = 1
466       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  pars_xyz          !< respective parameters, level of detail = 2
467    END TYPE pars
468!
469!-- Data type for surface parameter lists
470    TYPE pars_surf
471       INTEGER(iwp)                                ::  np          !< total number of parameters
472       INTEGER(iwp)                                ::  nsurf       !< number of local surfaces
473       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  index_ji    !< index for beginning and end of surfaces at (j,i)
474       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  coords      !< (k,j,i,norm_z,norm_y,norm_x)
475                                                                   !< k,j,i:                surface position
476                                                                   !< norm_z,norm_y,norm_x: surface normal vector
477
478       LOGICAL ::  from_file = .FALSE.  !< flag indicating whether an input variable is available and read from file or default values are used
479
480       REAL(wp)                              ::  fill = -9999.9_wp !< fill value
481       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  pars              !< respective parameters per surface
482    END TYPE pars_surf
483!
484!-- Define type for global file attributes
485!-- Please refer to the PALM data standard for a detailed description of each
486!-- attribute.
487    TYPE global_atts_type
488       CHARACTER(LEN=200) ::  acronym = ' '                      !< acronym of institution
489       CHARACTER(LEN=7)   ::  acronym_char = 'acronym'           !< name of attribute
490       CHARACTER(LEN=200) ::  author  = ' '                      !< first name, last name, email adress
491       CHARACTER(LEN=6)   ::  author_char = 'author'             !< name of attribute
492       CHARACTER(LEN=200) ::  campaign = 'PALM-4U'               !< name of campaign
493       CHARACTER(LEN=8)   ::  campaign_char = 'campaign'         !< name of attribute
494       CHARACTER(LEN=200) ::  comment = ' '                      !< comment to data
495       CHARACTER(LEN=7)   ::  comment_char = 'comment'           !< name of attribute
496       CHARACTER(LEN=200) ::  contact_person = ' '               !< first name, last name, email adress
497       CHARACTER(LEN=14)  ::  contact_person_char = 'contact_person'  !< name of attribute
498       CHARACTER(LEN=200) ::  conventions = 'CF-1.7'             !< netCDF convention
499       CHARACTER(LEN=11)  ::  conventions_char = 'Conventions'   !< name of attribute
500       CHARACTER(LEN=23 ) ::  creation_time = ' '                !< creation time of data set
501       CHARACTER(LEN=13)  ::  creation_time_char = 'creation_time'  !< name of attribute
502       CHARACTER(LEN=200) ::  data_content = ' '                 !< content of data set
503       CHARACTER(LEN=12)  ::  data_content_char = 'data_content' !< name of attribute
504       CHARACTER(LEN=200) ::  dependencies = ' '                 !< dependencies of data set
505       CHARACTER(LEN=12)  ::  dependencies_char = 'dependencies' !< name of attribute
506       CHARACTER(LEN=200) ::  history = ' '                      !< information about data processing
507       CHARACTER(LEN=7)   ::  history_char = 'history'           !< name of attribute
508       CHARACTER(LEN=200) ::  institution = ' '                  !< name of responsible institution
509       CHARACTER(LEN=11)  ::  institution_char = 'institution'   !< name of attribute
510       CHARACTER(LEN=200) ::  keywords = ' '                     !< keywords of data set
511       CHARACTER(LEN=8)   ::  keywords_char = 'keywords'         !< name of attribute
512       CHARACTER(LEN=200) ::  licence = ' '                      !< licence of data set
513       CHARACTER(LEN=7)   ::  licence_char = 'licence'           !< name of attribute
514       CHARACTER(LEN=200) ::  location = ' '                     !< place which refers to data set
515       CHARACTER(LEN=8)   ::  location_char = 'location'         !< name of attribute
516       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lat_char = 'origin_lat'     !< name of attribute
517       CHARACTER(LEN=10)  ::  origin_lon_char = 'origin_lon'     !< name of attribute
518       CHARACTER(LEN=23 ) ::  origin_time = '2000-01-01 00:00:00 +00'  !< reference time
519       CHARACTER(LEN=11)  ::  origin_time_char = 'origin_time'   !< name of attribute
520       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_x_char = 'origin_x'         !< name of attribute
521       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_y_char = 'origin_y'         !< name of attribute
522       CHARACTER(LEN=8)   ::  origin_z_char = 'origin_z'         !< name of attribute
523       CHARACTER(LEN=12)  ::  palm_version_char = 'palm_version' !< name of attribute
524       CHARACTER(LEN=200) ::  references = ' '                   !< literature referring to data set
525       CHARACTER(LEN=10)  ::  references_char = 'references'     !< name of attribute
526       CHARACTER(LEN=14)  ::  rotation_angle_char = 'rotation_angle'  !< name of attribute
527       CHARACTER(LEN=200) ::  site = ' '                         !< name of model domain
528       CHARACTER(LEN=4)   ::  site_char = 'site'                 !< name of attribute
529       CHARACTER(LEN=200) ::  source = ' '                       !< source of data set
530       CHARACTER(LEN=6)   ::  source_char = 'source'             !< name of attribute
531       CHARACTER(LEN=200) ::  title = ' '                        !< title of data set
532       CHARACTER(LEN=5)   ::  title_char = 'title'               !< name of attribute
533       CHARACTER(LEN=7)   ::  version_char = 'version'           !< name of attribute
534
535       INTEGER(iwp) ::  version              !< version of data set
536
537       REAL(wp) ::  origin_lat               !< latitude of lower left corner
538       REAL(wp) ::  origin_lon               !< longitude of lower left corner
539       REAL(wp) ::  origin_x                 !< easting (UTM coordinate) of lower left corner
540       REAL(wp) ::  origin_y                 !< northing (UTM coordinate) of lower left corner
541       REAL(wp) ::  origin_z                 !< reference height
542       REAL(wp) ::  palm_version             !< PALM version of data set
543       REAL(wp) ::  rotation_angle           !< rotation angle of coordinate system of data set
544    END TYPE global_atts_type
545!
546!-- Define type for coordinate reference system (crs)
547    TYPE crs_type
548       CHARACTER(LEN=200) ::  epsg_code = 'EPSG:25831'                   !< EPSG code
549       CHARACTER(LEN=200) ::  grid_mapping_name = 'transverse_mercator'  !< name of grid mapping
550       CHARACTER(LEN=200) ::  long_name = 'coordinate reference system'  !< name of variable crs
551       CHARACTER(LEN=200) ::  units = 'm'                                !< unit of crs
552
553       REAL(wp) ::  false_easting = 500000.0_wp                  !< false easting
554       REAL(wp) ::  false_northing = 0.0_wp                      !< false northing
555       REAL(wp) ::  inverse_flattening = 298.257223563_wp        !< 1/f (default for WGS84)
556       REAL(wp) ::  latitude_of_projection_origin = 0.0_wp       !< latitude of projection origin
557       REAL(wp) ::  longitude_of_central_meridian = 3.0_wp       !< longitude of central meridian of UTM zone (default: zone 31)
558       REAL(wp) ::  longitude_of_prime_meridian = 0.0_wp         !< longitude of prime meridian
559       REAL(wp) ::  scale_factor_at_central_meridian = 0.9996_wp !< scale factor of UTM coordinates
560       REAL(wp) ::  semi_major_axis = 6378137.0_wp               !< length of semi major axis (default for WGS84)
561    END TYPE crs_type
562
563!
564!-- Define variables
565    TYPE(crs_type)   ::  coord_ref_sys  !< coordinate reference system
566
567    TYPE(dims_xy)    ::  dim_static     !< data structure for x, y-dimension in static input file
568
569    TYPE(init_type) ::  init_3d    !< data structure for the initialization of the 3D flow and soil fields
570    TYPE(init_type) ::  init_model !< data structure for the initialization of the model
571
572!
573!-- Define 2D variables of type NC_BYTE
574    TYPE(int_2d_8bit)  ::  albedo_type_f     !< input variable for albedo type
575    TYPE(int_2d_8bit)  ::  building_type_f   !< input variable for building type
576    TYPE(int_2d_8bit)  ::  pavement_type_f   !< input variable for pavenment type
577    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_crossing_f !< input variable for water type
578    TYPE(int_2d_8bit)  ::  street_type_f     !< input variable for water type
579    TYPE(int_2d_8bit)  ::  vegetation_type_f !< input variable for vegetation type
580    TYPE(int_2d_8bit)  ::  water_type_f      !< input variable for water type
581!
582!-- Define 3D variables of type NC_BYTE
583    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_f    !< input variable for building obstruction
584    TYPE(int_3d_8bit)  ::  building_obstruction_full !< input variable for building obstruction
585!
586!-- Define 2D variables of type NC_INT
587    TYPE(int_2d_32bit) ::  building_id_f     !< input variable for building ID
588!
589!-- Define 2D variables of type NC_FLOAT
590    TYPE(real_2d) ::  terrain_height_f       !< input variable for terrain height
591    TYPE(real_2d) ::  uvem_irradiance_f      !< input variable for uvem irradiance lookup table
592    TYPE(real_2d) ::  uvem_integration_f     !< input variable for uvem integration
593!
594!-- Define 3D variables of type NC_FLOAT
595    TYPE(real_3d) ::  root_area_density_lsm_f !< input variable for root area density - parametrized vegetation
596    TYPE(real_3d) ::  uvem_radiance_f         !< input variable for uvem radiance lookup table
597    TYPE(real_3d) ::  uvem_projarea_f         !< input variable for uvem projection area lookup table
598!
599!-- Define input variable for buildings
600    TYPE(build_in) ::  buildings_f           !< input variable for buildings
601!
602!-- Define input variables for soil_type
603    TYPE(soil_in)  ::  soil_type_f           !< input variable for soil type
604
605    TYPE(fracs) ::  surface_fraction_f       !< input variable for surface fraction
606
607    TYPE(pars)  ::  albedo_pars_f              !< input variable for albedo parameters
608    TYPE(pars)  ::  building_pars_f            !< input variable for building parameters
609    TYPE(pars)  ::  pavement_pars_f            !< input variable for pavement parameters
610    TYPE(pars)  ::  pavement_subsurface_pars_f !< input variable for pavement parameters
611    TYPE(pars)  ::  soil_pars_f                !< input variable for soil parameters
612    TYPE(pars)  ::  vegetation_pars_f          !< input variable for vegetation parameters
613    TYPE(pars)  ::  water_pars_f               !< input variable for water parameters
614
615    TYPE(pars_surf)  ::  building_surface_pars_f  !< input variable for building surface parameters
616
617    TYPE(chem_emis_att_type)                             ::  chem_emis_att    !< Input Information of Chemistry Emission Data from netcdf 
618    TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:)  ::  chem_emis        !< Input Chemistry Emission Data from netcdf 
619
620    CHARACTER(LEN=3)  ::  char_lod  = 'lod'         !< name of level-of-detail attribute in NetCDF file
621
622    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fill = '_FillValue'        !< name of fill value attribute in NetCDF file
623
624    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_static  = 'PIDS_STATIC'  !< Name of file which comprises static input data
625    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_dynamic = 'PIDS_DYNAMIC' !< Name of file which comprises dynamic input data
626    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_chem    = 'PIDS_CHEM'    !< Name of file which comprises chemistry input data
627    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_uvem    = 'PIDS_UVEM'    !< Name of file which comprises static uv_exposure model input data
628    CHARACTER(LEN=100) ::  input_file_vm      = 'PIDS_VM'      !< Name of file which comprises virtual measurement data
629   
630    CHARACTER(LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:) ::  string_values  !< output of string variables read from netcdf input files
631    CHARACTER(LEN=50), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vars_pids      !< variable in input file
632
633    INTEGER(iwp)                                     ::  id_emis        !< NetCDF id of input file for chemistry emissions: TBD: It has to be removed
634
635    INTEGER(iwp) ::  nc_stat         !< return value of nf90 function call
636    INTEGER(iwp) ::  num_var_pids    !< number of variables in file
637    INTEGER(iwp) ::  pids_id         !< file id
638
639    LOGICAL ::  input_pids_static  = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing static information exists
640    LOGICAL ::  input_pids_dynamic = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing dynamic information exists
641    LOGICAL ::  input_pids_chem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether Palm-input-data-standard file containing chemistry information exists
642    LOGICAL ::  input_pids_uvem    = .FALSE.   !< Flag indicating whether uv-expoure-model input file containing static information exists
643    LOGICAL ::  input_pids_vm      = .FALSE.   !< Flag indicating whether input file for virtual measurements exist
644
645    LOGICAL ::  collective_read = .FALSE.      !< Enable NetCDF collective read
646
647    TYPE(global_atts_type) ::  input_file_atts !< global attributes of input file
648
649    SAVE
650
651    PRIVATE
652
653    INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
654       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_dynamic
655    END INTERFACE netcdf_data_input_check_dynamic
656
657    INTERFACE netcdf_data_input_check_static
658       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_check_static
659    END INTERFACE netcdf_data_input_check_static
660
661    INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data                       
662       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_chemistry_data
663    END INTERFACE netcdf_data_input_chemistry_data
664   
665    INTERFACE get_dimension_length                       
666       MODULE PROCEDURE get_dimension_length
667    END INTERFACE get_dimension_length
668
669    INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
670       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_inquire_file
671    END INTERFACE netcdf_data_input_inquire_file
672
673    INTERFACE netcdf_data_input_init
674       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init
675    END INTERFACE netcdf_data_input_init
676   
677    INTERFACE netcdf_data_input_att
678       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int8
679       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_int32
680       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_real
681       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_att_string
682    END INTERFACE netcdf_data_input_att
683
684    INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
685       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_init_3d
686    END INTERFACE netcdf_data_input_init_3d
687   
688    INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
689       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_surface_data
690    END INTERFACE netcdf_data_input_surface_data
691
692    INTERFACE netcdf_data_input_var
693       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_char
694       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_1d
695       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_var_real_2d
696    END INTERFACE netcdf_data_input_var
697
698    INTERFACE netcdf_data_input_uvem
699       MODULE PROCEDURE netcdf_data_input_uvem
700    END INTERFACE netcdf_data_input_uvem
701
702    INTERFACE get_variable
703       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_char
704       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_int
705       MODULE PROCEDURE get_variable_1d_real
706       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int8
707       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_int32
708       MODULE PROCEDURE get_variable_2d_real
709       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_int8
710       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real
711       MODULE PROCEDURE get_variable_3d_real_dynamic
712       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_to_3d_real
713       MODULE PROCEDURE get_variable_4d_real
714       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_to_4d_real
715       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real           ! (ecc) temp subroutine 4 reading 5D NC arrays
716       MODULE PROCEDURE get_variable_5d_real_dynamic   ! 2B removed as z is out of emission_values
717       MODULE PROCEDURE get_variable_string
718       MODULE PROCEDURE get_variable_string_generic    ! (ecc) generic string function
719
720    END INTERFACE get_variable
721
722    INTERFACE get_variable_pr
723       MODULE PROCEDURE get_variable_pr
724    END INTERFACE get_variable_pr
725
726    INTERFACE get_attribute
727       MODULE PROCEDURE get_attribute_real
728       MODULE PROCEDURE get_attribute_int8
729       MODULE PROCEDURE get_attribute_int32
730       MODULE PROCEDURE get_attribute_string
731    END INTERFACE get_attribute
732
733!
734!-- Public data structures
735    PUBLIC real_1d_3d,                                                         &
736           real_2d,                                                            &
737           real_3d
738!
739!-- Public variables
740    PUBLIC albedo_pars_f, albedo_type_f, buildings_f,                          &
741           building_id_f, building_pars_f, building_surface_pars_f,            &
742           building_type_f,                                                    &
743           char_fill,                                                          &
744           char_lod,                                                           &
745           chem_emis, chem_emis_att, chem_emis_att_type, chem_emis_val_type,   &
746           coord_ref_sys,                                                      &
747           init_3d, init_model, input_file_atts,                               &
748           input_file_dynamic,                                                 &
749           input_file_static,                                                  &
750           input_pids_static,                                                  &
751           input_pids_dynamic, input_pids_vm, input_file_vm,                   &
752           num_var_pids,                                                       &
753           pavement_pars_f, pavement_subsurface_pars_f, pavement_type_f,       &
754           pids_id,                                                            &
755           root_area_density_lsm_f, soil_pars_f,                               &
756           soil_type_f, street_crossing_f, street_type_f, surface_fraction_f,  &
757           terrain_height_f, vegetation_pars_f, vegetation_type_f,             &
758           vars_pids,                                                          &
759           water_pars_f, water_type_f
760!
761!-- Public uv exposure variables
762    PUBLIC building_obstruction_f, input_file_uvem, input_pids_uvem,           &
763           netcdf_data_input_uvem,                                             &
764           uvem_integration_f, uvem_irradiance_f,                              &
765           uvem_projarea_f, uvem_radiance_f
766
767!
768!-- Public subroutines
769    PUBLIC netcdf_data_input_check_dynamic,                                    &
770           netcdf_data_input_check_static,                                     &
771           netcdf_data_input_chemistry_data,                                   &
772           get_dimension_length,                                               &
773           netcdf_data_input_inquire_file,                                     &
774           netcdf_data_input_init,                                             &
775           netcdf_data_input_init_3d,                                          &
776           netcdf_data_input_att,                                              &
777           netcdf_data_input_surface_data,                                     &
778           netcdf_data_input_topo,                                             &
779           netcdf_data_input_var,                                              &
780           get_attribute,                                                      &
781           get_variable,                                                       &
782           get_variable_pr,                                                    &
783           open_read_file,                                                     &
784           check_existence,                                                    &
785           inquire_num_variables,                                              &
786           inquire_variable_names,                                             &
787           close_input_file
788
789
790 CONTAINS
791
792!------------------------------------------------------------------------------!
793! Description:
794! ------------
795!> Inquires whether NetCDF input files according to Palm-input-data standard
796!> exist. Moreover, basic checks are performed.
797!------------------------------------------------------------------------------!
798    SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
799
800       USE control_parameters,                                                 &
801           ONLY:  topo_no_distinct
802
803       IMPLICIT NONE
804
805#if defined ( __netcdf )
806       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_static )   // TRIM( coupling_char ),   &
807                EXIST = input_pids_static  )
808       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),    &
809                EXIST = input_pids_dynamic )
810       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_chem )    // TRIM( coupling_char ),    &
811                EXIST = input_pids_chem )
812       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_uvem ) // TRIM( coupling_char ),       &
813                EXIST = input_pids_uvem  )
814       INQUIRE( FILE = TRIM( input_file_vm )      // TRIM( coupling_char ),    &
815                EXIST = input_pids_vm )
816#endif
817
818!
819!--    As long as topography can be input via ASCII format, no distinction
820!--    between building and terrain can be made. This case, classify all
821!--    surfaces as default type. Same in case land-surface and urban-surface
822!--    model are not applied.
823       IF ( .NOT. input_pids_static )  THEN
824          topo_no_distinct = .TRUE.
825       ENDIF
826
827    END SUBROUTINE netcdf_data_input_inquire_file
828
829!------------------------------------------------------------------------------!
830! Description:
831! ------------
832!> Reads global attributes and coordinate reference system required for
833!> initialization of the model.
834!------------------------------------------------------------------------------!
835    SUBROUTINE netcdf_data_input_init
836
837       IMPLICIT NONE
838
839       INTEGER(iwp) ::  id_mod     !< NetCDF id of input file
840       INTEGER(iwp) ::  var_id_crs !< NetCDF id of variable crs
841
842       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
843
844#if defined ( __netcdf )
845!
846!--    Open file in read-only mode
847       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
848                            TRIM( coupling_char ), id_mod )
849!
850!--    Read global attributes
851       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lat_char,            &
852                           input_file_atts%origin_lat, .TRUE. )
853
854       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_lon_char,            &
855                           input_file_atts%origin_lon, .TRUE. )
856
857       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_time_char,           &
858                           input_file_atts%origin_time, .TRUE. )
859
860       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_x_char,              &
861                           input_file_atts%origin_x, .TRUE. )
862
863       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_y_char,              &
864                           input_file_atts%origin_y, .TRUE. )
865
866       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%origin_z_char,              &
867                           input_file_atts%origin_z, .TRUE. )
868
869       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%rotation_angle_char,        &
870                           input_file_atts%rotation_angle, .TRUE. )
871
872       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%author_char,                &
873                           input_file_atts%author, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
874       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%contact_person_char,        &
875                           input_file_atts%contact_person, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
876       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%institution_char,           &
877                           input_file_atts%institution,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
878       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%acronym_char,               &
879                           input_file_atts%acronym,        .TRUE., no_abort=.FALSE. )
880
881       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%campaign_char,              &
882                           input_file_atts%campaign, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
883       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%location_char,              &
884                           input_file_atts%location, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
885       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%site_char,                  &
886                           input_file_atts%site,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
887
888       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%source_char,                &
889                           input_file_atts%source,     .TRUE., no_abort=.FALSE. )
890       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%references_char,            &
891                           input_file_atts%references, .TRUE., no_abort=.FALSE. )
892       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%keywords_char,              &
893                           input_file_atts%keywords,   .TRUE., no_abort=.FALSE. )
894       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%licence_char,               &
895                           input_file_atts%licence,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
896       CALL get_attribute( id_mod, input_file_atts%comment_char,               &
897                           input_file_atts%comment,    .TRUE., no_abort=.FALSE. )
898!
899!--    Read coordinate reference system if available
900       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id_mod, 'crs', var_id_crs )
901       IF ( nc_stat == NF90_NOERR )  THEN
902          CALL get_attribute( id_mod, 'epsg_code',                             &
903                              coord_ref_sys%epsg_code,                         &
904                              .FALSE., 'crs' )
905          CALL get_attribute( id_mod, 'false_easting',                         &
906                              coord_ref_sys%false_easting,                     &
907                              .FALSE., 'crs' )
908          CALL get_attribute( id_mod, 'false_northing',                        &
909                              coord_ref_sys%false_northing,                    &
910                              .FALSE., 'crs' )
911          CALL get_attribute( id_mod, 'grid_mapping_name',                     &
912                              coord_ref_sys%grid_mapping_name,                 &
913                              .FALSE., 'crs' )
914          CALL get_attribute( id_mod, 'inverse_flattening',                    &
915                              coord_ref_sys%inverse_flattening,                &
916                              .FALSE., 'crs' )
917          CALL get_attribute( id_mod, 'latitude_of_projection_origin',         &
918                              coord_ref_sys%latitude_of_projection_origin,     &
919                              .FALSE., 'crs' )
920          CALL get_attribute( id_mod, 'long_name',                             &
921                              coord_ref_sys%long_name,                         &
922                              .FALSE., 'crs' )
923          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_central_meridian',         &
924                              coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian,     &
925                              .FALSE., 'crs' )
926          CALL get_attribute( id_mod, 'longitude_of_prime_meridian',           &
927                              coord_ref_sys%longitude_of_prime_meridian,       &
928                              .FALSE., 'crs' )
929          CALL get_attribute( id_mod, 'scale_factor_at_central_meridian',      &
930                              coord_ref_sys%scale_factor_at_central_meridian,  &
931                              .FALSE., 'crs' )
932          CALL get_attribute( id_mod, 'semi_major_axis',                       &
933                              coord_ref_sys%semi_major_axis,                   &
934                              .FALSE., 'crs' )
935          CALL get_attribute( id_mod, 'units',                                 &
936                              coord_ref_sys%units,                             &
937                              .FALSE., 'crs' )
938       ELSE
939!
940!--       Calculate central meridian from origin_lon
941          coord_ref_sys%longitude_of_central_meridian = &
942             CEILING( input_file_atts%origin_lon / 6.0_wp ) * 6.0_wp - 3.0_wp
943       ENDIF
944!
945!--    Finally, close input file
946       CALL close_input_file( id_mod )
947#endif
948!
949!--    Copy latitude, longitude, origin_z, rotation angle on init type
950       init_model%latitude        = input_file_atts%origin_lat
951       init_model%longitude       = input_file_atts%origin_lon
952       init_model%origin_time     = input_file_atts%origin_time 
953       init_model%origin_x        = input_file_atts%origin_x
954       init_model%origin_y        = input_file_atts%origin_y
955       init_model%origin_z        = input_file_atts%origin_z 
956       init_model%rotation_angle  = input_file_atts%rotation_angle 
957           
958!
959!--    In case of nested runs, each model domain might have different longitude
960!--    and latitude, which would result in different Coriolis parameters and
961!--    sun-zenith angles. To avoid this, longitude and latitude in each model
962!--    domain will be set to the values of the root model. Please note, this
963!--    synchronization is required already here.
964#if defined( __parallel )
965       CALL MPI_BCAST( init_model%latitude,  1, MPI_REAL, 0,                   &
966                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
967       CALL MPI_BCAST( init_model%longitude, 1, MPI_REAL, 0,                   &
968                       MPI_COMM_WORLD, ierr )
969#endif
970
971    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init
972   
973!------------------------------------------------------------------------------!
974! Description:
975! ------------
976!> Read an array of characters.
977!------------------------------------------------------------------------------!
978    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char( val, search_string, id_mod )
979
980       IMPLICIT NONE
981
982       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable
983       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
984       
985       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
986
987#if defined ( __netcdf )
988!
989!--    Read variable
990       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
991#endif           
992
993    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_char
994   
995!------------------------------------------------------------------------------!
996! Description:
997! ------------
998!> Read an 1D array of REAL values.
999!------------------------------------------------------------------------------!
1000    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d( val, search_string, id_mod )
1001
1002       IMPLICIT NONE
1003
1004       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1005       
1006       INTEGER(iwp) ::  id_mod        !< NetCDF id of input file
1007       
1008       REAL(wp), DIMENSION(:) ::  val !< variable which should be read
1009
1010#if defined ( __netcdf )
1011!
1012!--    Read variable
1013       CALL get_variable( id_mod, search_string, val )
1014#endif           
1015
1016    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_1d
1017   
1018!------------------------------------------------------------------------------!
1019! Description:
1020! ------------
1021!> Read an 1D array of REAL values.
1022!------------------------------------------------------------------------------!
1023    SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d( val, search_string,              &
1024                                              id_mod, d1s, d1e, d2s, d2e )
1025
1026       IMPLICIT NONE
1027
1028       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string     !< name of the variable     
1029       
1030       INTEGER(iwp) ::  id_mod  !< NetCDF id of input file
1031       INTEGER(iwp) ::  d1e     !< end index of first dimension to be read
1032       INTEGER(iwp) ::  d2e     !< end index of second dimension to be read
1033       INTEGER(iwp) ::  d1s     !< start index of first dimension to be read
1034       INTEGER(iwp) ::  d2s     !< start index of second dimension to be read
1035       
1036       REAL(wp), DIMENSION(:,:) ::  val !< variable which should be read
1037
1038#if defined ( __netcdf )
1039!
1040!--    Read character variable
1041       CALL get_variable( id_mod, search_string, val, d1s, d1e, d2s, d2e )
1042#endif           
1043
1044    END SUBROUTINE netcdf_data_input_var_real_2d
1045   
1046!------------------------------------------------------------------------------!
1047! Description:
1048! ------------
1049!> Read a global string attribute
1050!------------------------------------------------------------------------------!
1051    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string( val, search_string, id_mod,       &
1052                                             input_file, global, openclose,    &
1053                                             variable_name )
1054
1055       IMPLICIT NONE
1056
1057       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1058       CHARACTER(LEN=*) ::  val           !< attribute
1059       
1060       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1061       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1062       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed 
1063       
1064       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1065       
1066       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1067
1068#if defined ( __netcdf )
1069!
1070!--    Open file in read-only mode if necessary
1071       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1072          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1073                                  id_mod )
1074       ENDIF
1075!
1076!--    Read global attribute
1077       IF ( global )  THEN
1078          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1079!
1080!--    Read variable attribute
1081       ELSE
1082          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1083       ENDIF
1084!
1085!--    Close input file
1086       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1087#endif           
1088
1089    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_string
1090   
1091!------------------------------------------------------------------------------!
1092! Description:
1093! ------------
1094!> Read a global 8-bit integer attribute
1095!------------------------------------------------------------------------------!
1096    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8( val, search_string, id_mod,         &
1097                                           input_file, global, openclose,      &
1098                                           variable_name )
1099
1100       IMPLICIT NONE
1101
1102       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1103       
1104       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1105       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1106       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1107       
1108       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1109       INTEGER(KIND=1) ::  val      !< value of the attribute
1110       
1111       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1112
1113#if defined ( __netcdf )
1114!
1115!--    Open file in read-only mode
1116       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1117          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1118                                  id_mod )
1119       ENDIF
1120!
1121!--    Read global attribute
1122       IF ( global )  THEN
1123          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1124!
1125!--    Read variable attribute
1126       ELSE
1127          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1128       ENDIF
1129!
1130!--    Finally, close input file
1131       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1132#endif           
1133
1134    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int8
1135   
1136!------------------------------------------------------------------------------!
1137! Description:
1138! ------------
1139!> Read a global 32-bit integer attribute
1140!------------------------------------------------------------------------------!
1141    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32( val, search_string, id_mod,        &
1142                                            input_file, global, openclose,     &
1143                                            variable_name )
1144
1145       IMPLICIT NONE
1146
1147       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1148       
1149       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1150       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1151       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1152       
1153       INTEGER(iwp) ::  id_mod   !< NetCDF id of input file
1154       INTEGER(iwp) ::  val      !< value of the attribute
1155       
1156       LOGICAL ::  global        !< flag indicating a global or a variable's attribute
1157
1158#if defined ( __netcdf )
1159!
1160!--    Open file in read-only mode
1161       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1162          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1163                                  id_mod )
1164       ENDIF
1165!
1166!--    Read global attribute
1167       IF ( global )  THEN
1168          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1169!
1170!--    Read variable attribute
1171       ELSE
1172          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1173       ENDIF
1174!
1175!--    Finally, close input file
1176       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1177#endif           
1178
1179    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_int32
1180   
1181!------------------------------------------------------------------------------!
1182! Description:
1183! ------------
1184!> Read a global real attribute
1185!------------------------------------------------------------------------------!
1186    SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real( val, search_string, id_mod,         &
1187                                           input_file, global, openclose,      &
1188                                           variable_name )
1189
1190       IMPLICIT NONE
1191
1192       CHARACTER(LEN=*) ::  search_string !< name of the attribue
1193       
1194       CHARACTER(LEN=*) ::  input_file    !< name of input file
1195       CHARACTER(LEN=*) ::  openclose     !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1196       CHARACTER(LEN=*) ::  variable_name !< string indicating whether NetCDF needs to be opend or closed
1197       
1198       INTEGER(iwp) ::  id_mod            !< NetCDF id of input file
1199       
1200       LOGICAL ::  global                 !< flag indicating a global or a variable's attribute
1201       
1202       REAL(wp) ::  val                   !< value of the attribute
1203
1204#if defined ( __netcdf )
1205!
1206!--    Open file in read-only mode
1207       IF ( openclose == 'open' )  THEN
1208          CALL open_read_file( TRIM( input_file ) // TRIM( coupling_char ), &
1209                                  id_mod )
1210       ENDIF
1211!
1212!--    Read global attribute
1213       IF ( global )  THEN
1214          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global )
1215!
1216!--    Read variable attribute
1217       ELSE
1218          CALL get_attribute( id_mod, search_string, val, global, variable_name )
1219       ENDIF
1220!
1221!--    Finally, close input file
1222       IF ( openclose == 'close' )  CALL close_input_file( id_mod )
1223#endif           
1224
1225    END SUBROUTINE netcdf_data_input_att_real
1226
1227!------------------------------------------------------------------------------!
1228! Description:
1229! ------------
1230!> Reads Chemistry NETCDF Input data, such as emission values, emission species, etc.
1231!------------------------------------------------------------------------------!
1232
1233    SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data(emt_att,emt)
1234
1235       USE chem_modules,                                       &
1236           ONLY:  emiss_lod, time_fac_type, surface_csflux_name
1237
1238       USE control_parameters,                                 &
1239           ONLY:  message_string
1240
1241       USE indices,                                            &
1242           ONLY:  nxl, nxr, nys, nyn
1243
1244       IMPLICIT NONE
1245
1246       TYPE(chem_emis_att_type), INTENT(INOUT)                             ::  emt_att
1247       TYPE(chem_emis_val_type), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  ::  emt
1248   
1249       INTEGER(iwp)  ::  i, j, k      !< generic counters
1250       INTEGER(iwp)  ::  ispec        !< index for number of emission species in input
1251       INTEGER(iwp)  ::  len_dims     !< Length of dimension
1252       INTEGER(iwp)  ::  num_vars     !< number of variables in netcdf input file
1253
1254!
1255!-- dum_var_4d are designed to read in emission_values from the chemistry netCDF file.
1256!-- Currently the vestigial "z" dimension in emission_values makes it a 5D array,
1257!-- hence the corresponding dum_var_5d array.  When the "z" dimension is removed
1258!-- completely, dum_var_4d will be used instead
1259!-- (ecc 20190425)
1260
1261!       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:)    ::  dum_var_4d  !< temp array 4 4D chem emission data
1262       REAL(wp), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:,:,:,:)  ::  dum_var_5d  !< temp array 4 5D chem emission data
1263
1264!
1265!-- Start processing data
1266!
1267!-- Emission LOD 0 (Parameterized mode)
1268
1269        IF  ( emiss_lod == 0 )  THEN
1270
1271! for reference (ecc)
1272!       IF (TRIM(mode_emis) == "PARAMETERIZED" .OR. TRIM(mode_emis) == "parameterized") THEN
1273
1274           ispec=1
1275           emt_att%n_emiss_species = 0
1276
1277!
1278!-- number of species
1279
1280           DO  WHILE (TRIM( surface_csflux_name( ispec ) ) /= 'novalue' )
1281
1282             emt_att%n_emiss_species = emt_att%n_emiss_species + 1
1283             ispec=ispec+1
1284!
1285!-- followling line retained for compatibility with salsa_mod
1286!-- which still uses emt_att%nspec heavily (ecc)
1287
1288             emt_att%nspec = emt_att%nspec + 1
1289
1290           ENDDO
1291
1292!
1293!-- allocate emission values data type arrays
1294
1295          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1296
1297!
1298!-- Read EMISSION SPECIES NAMES
1299
1300!
1301!-- allocate space for strings
1302
1303          ALLOCATE (emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1304 
1305         DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1306            emt_att%species_name(ispec) = TRIM(surface_csflux_name(ispec))
1307         ENDDO
1308
1309!
1310!-- LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1311
1312       ELSE
1313
1314#if defined ( __netcdf )
1315
1316          IF ( .NOT. input_pids_chem )  RETURN
1317
1318!
1319!-- first we allocate memory space for the emission species and then
1320!-- we differentiate between LOD 1 (default mode) and LOD 2 (pre-processed mode)
1321
1322!
1323!-- open emission data file ( {palmcase}_chemistry )
1324
1325          CALL open_read_file ( TRIM(input_file_chem) // TRIM(coupling_char), id_emis )
1326
1327!
1328!-- inquire number of variables
1329
1330          CALL inquire_num_variables ( id_emis, num_vars )
1331
1332!
1333!-- Get General Dimension Lengths: only # species and # categories.
1334!-- Tther dimensions depend on the emission mode or specific components
1335
1336          CALL get_dimension_length ( id_emis, emt_att%n_emiss_species, 'nspecies' )
1337
1338!
1339!-- backward compatibility for salsa_mod (ecc)
1340
1341          emt_att%nspec = emt_att%n_emiss_species
1342
1343!
1344!-- Allocate emission values data type arrays
1345
1346          ALLOCATE ( emt(emt_att%n_emiss_species) )
1347
1348!
1349!-- READING IN SPECIES NAMES
1350
1351!
1352!-- Allocate memory for species names
1353
1354          ALLOCATE ( emt_att%species_name(emt_att%n_emiss_species) )
1355
1356!
1357!-- Retrieve variable name (again, should use n_emiss_strlen)
1358
1359          CALL get_variable( id_emis, 'emission_name',    &
1360                             string_values, emt_att%n_emiss_species )
1361          emt_att%species_name=string_values
1362
1363!
1364!-- dealocate string_values previously allocated in get_variable call
1365
1366          IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1367
1368!
1369!-- READING IN SPECIES INDICES
1370
1371!
1372!-- Allocate memory for species indices
1373
1374          ALLOCATE ( emt_att%species_index(emt_att%n_emiss_species) )
1375
1376!
1377!-- Retrieve variable data
1378
1379          CALL get_variable( id_emis, 'emission_index', emt_att%species_index )
1380!
1381!-- Now the routine has to distinguish between chemistry emission
1382!-- LOD 1 (DEFAULT mode) and LOD 2 (PRE-PROCESSED mode)
1383
1384!
1385!-- START OF EMISSION LOD 1 (DEFAULT MODE)
1386
1387
1388          IF  ( emiss_lod == 1 )  THEN
1389
1390! for reference (ecc)
1391!          IF (TRIM(mode_emis) == "DEFAULT" .OR. TRIM(mode_emis) == "default") THEN
1392
1393!
1394!-- get number of emission categories
1395
1396             CALL get_dimension_length ( id_emis, emt_att%ncat, 'ncat' )
1397
1398!-- READING IN EMISSION CATEGORIES INDICES
1399
1400             ALLOCATE ( emt_att%cat_index(emt_att%ncat) )
1401
1402!
1403!-- Retrieve variable data
1404
1405             CALL get_variable( id_emis, 'emission_cat_index', emt_att%cat_index )
1406
1407
1408!
1409!-- Loop through individual species to get basic information on
1410!-- VOC/PM/NOX/SOX
1411
1412!------------------------------------------------------------------------------
1413!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1414!--        IN LOD1 (DEFAULT MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1415!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1416!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1417!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1418!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1419!--        (ecc 20190424)
1420!------------------------------------------------------------------------------
1421 
1422             DO  ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1423
1424!
1425!-- VOC DATA (name and composition)
1426
1427                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1428                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1429
1430!
1431!-- VOC name
1432                   CALL get_dimension_length ( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1433                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1434                   CALL get_variable ( id_emis,"emission_voc_name",  &
1435                                       string_values, emt_att%nvoc )
1436                   emt_att%voc_name = string_values
1437                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1438
1439!
1440!-- VOC composition
1441
1442                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1443                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1444                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1445
1446                ENDIF  ! VOC
1447
1448!
1449!-- PM DATA (name and composition)
1450
1451                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "PM" .OR.                   &
1452                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "pm")  THEN
1453
1454!
1455!-- PM name
1456
1457                   CALL get_dimension_length ( id_emis, emt_att%npm, 'npm' )
1458                   ALLOCATE ( emt_att%pm_name(emt_att%npm) )
1459                   CALL get_variable ( id_emis, "pm_name", string_values, emt_att%npm )
1460                   emt_att%pm_name = string_values
1461                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)     
1462
1463!
1464!-- PM composition (PM1, PM2.5 and PM10)
1465
1466                   len_dims = 3  ! PM1, PM2.5, PM10
1467                   ALLOCATE(emt_att%pm_comp(emt_att%ncat,emt_att%npm,len_dims))
1468                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_pm", emt_att%pm_comp,       &
1469                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%npm, 1, len_dims )
1470
1471                ENDIF  ! PM
1472
1473!
1474!-- NOX (NO and NO2)
1475
1476                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "NOX" .OR.                  &
1477                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "nox" )  THEN
1478
1479                   ALLOCATE ( emt_att%nox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nnox) )
1480                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_nox", emt_att%nox_comp,     &
1481                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nnox )
1482
1483                ENDIF  ! NOX
1484
1485!
1486!-- SOX (SO2 and SO4)
1487
1488                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "SOX" .OR.                  &
1489                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "sox" )  THEN
1490
1491                   ALLOCATE ( emt_att%sox_comp(emt_att%ncat,emt_att%nsox) )
1492                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_sox", emt_att%sox_comp,     &
1493                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nsox )
1494
1495                ENDIF  ! SOX
1496
1497             ENDDO  ! do ispec
1498
1499!
1500!-- EMISSION TIME SCALING FACTORS (hourly and MDH data)
1501 
1502!     
1503!-- HOUR   
1504             IF  ( TRIM(time_fac_type) == "HOUR" .OR.                        &
1505                   TRIM(time_fac_type) == "hour" )  THEN
1506
1507                CALL get_dimension_length ( id_emis, emt_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
1508                ALLOCATE ( emt_att%hourly_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nhoursyear) )
1509                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1510                                    emt_att%hourly_emis_time_factor,           &
1511                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nhoursyear )
1512
1513!
1514!-- MDH
1515
1516             ELSE IF  ( TRIM(time_fac_type)  ==  "MDH" .OR.                  &
1517                        TRIM(time_fac_type)  ==  "mdh" )  THEN
1518
1519                CALL get_dimension_length ( id_emis, emt_att%nmonthdayhour, 'nmonthdayhour' )
1520                ALLOCATE ( emt_att%mdh_emis_time_factor(emt_att%ncat,emt_att%nmonthdayhour) )
1521                CALL get_variable ( id_emis, "emission_time_factors",          &
1522                                    emt_att%mdh_emis_time_factor,              &
1523                                    1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nmonthdayhour )
1524
1525!
1526!-- ERROR (time factor undefined)
1527
1528             ELSE
1529
1530                message_string = 'We are in the DEFAULT chemistry emissions mode: '  //  &
1531                                 '     !no time-factor type specified!'              //  &
1532                                 'Please specify the value of time_fac_type:'        //  &
1533                                 '         either "MDH" or "HOUR"'                 
1534                CALL message( 'netcdf_data_input_chemistry_data', 'CM0200', 2, 2, 0, 6, 0 ) 
1535 
1536
1537             ENDIF  ! time_fac_type
1538
1539!
1540!-- read in default (LOD1) emissions from chemisty netCDF file per species
1541
1542!
1543!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1544!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1545!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1546!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1547
1548             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1549
1550!
1551!-- allocate space for species specific emission values
1552!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1553!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1554!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1555!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1556!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1557!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1558!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1559!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1560
1561                IF ( .NOT. ALLOCATED ( emt(ispec)%default_emission_data ) )  THEN
1562                    ALLOCATE ( emt(ispec)%default_emission_data(emt_att%ncat,nys:nyn+1,nxl:nxr+1) )
1563                ENDIF
1564!
1565!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1566
1567                ALLOCATE ( dum_var_5d(1,nys:nyn,nxl:nxr,1,emt_att%ncat) )
1568!
1569!-- get variable.  be very careful
1570!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1571!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1572!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1573 
1574                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1575                                    1,            ispec, nxl+1,     nys+1,     1,                    &
1576                                    emt_att%ncat, 1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, emt_att%dt_emission,  &
1577                                    .FALSE. )
1578!
1579!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1580!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1581!--        the emission data array to counter said domain offset
1582!--        (ecc 20190417)
1583
1584                DO k = 1, emt_att%ncat
1585                   DO j = nys+1, nyn+1
1586                      DO i = nxl+1, nxr+1
1587                         emt(ispec)%default_emission_data(k,j,i) = dum_var_5d(1,j-1,i-1,1,k)
1588                      ENDDO
1589                   ENDDO
1590                ENDDO
1591
1592                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1593
1594             ENDDO  ! ispec
1595!
1596!-- UNITS
1597
1598             CALL get_attribute(id_emis,"units",emt_att%units,.FALSE.,"emission_values")
1599
1600!
1601!-- END DEFAULT MODE
1602
1603
1604!
1605!-- START LOD 2 (PRE-PROCESSED MODE)
1606
1607          ELSE IF  ( emiss_lod == 2 )  THEN
1608
1609! for reference (ecc)
1610!          ELSE IF (TRIM(mode_emis) == "PRE-PROCESSED" .OR. TRIM(mode_emis) == "pre-processed") THEN
1611
1612!
1613!-- For LOD 2 only VOC and emission data need be read
1614
1615!------------------------------------------------------------------------------
1616!-- NOTE - CHECK ARRAY INDICES FOR READING IN NAMES AND SPECIES
1617!--        IN LOD2 (PRE-PROCESSED MODE) FOR THE VARIOUS MODE SPLITS
1618!--        AS ALL ID_EMIS CONDITIONALS HAVE BEEN REMOVED FROM GET_VAR
1619!--        FUNCTIONS.  IN THEORY THIS WOULD MEAN ALL ARRAYS SHOULD BE
1620!--        READ FROM 0 to N-1 (C CONVENTION) AS OPPOSED TO 1 to N
1621!--        (FORTRAN CONVENTION).  KEEP THIS IN MIND !!
1622!--        (ecc 20190424)
1623!------------------------------------------------------------------------------
1624
1625             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1626
1627!
1628!-- VOC DATA (name and composition)
1629
1630                IF  ( TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "VOC" .OR.                  &
1631                      TRIM(emt_att%species_name(ispec)) == "voc" )  THEN
1632
1633!
1634!-- VOC name
1635                   CALL get_dimension_length ( id_emis, emt_att%nvoc, 'nvoc' )
1636                   ALLOCATE ( emt_att%voc_name(emt_att%nvoc) )
1637                   CALL get_variable ( id_emis, "emission_voc_name",                     &
1638                                       string_values, emt_att%nvoc)
1639                   emt_att%voc_name = string_values
1640                   IF  ( ALLOCATED(string_values) )  DEALLOCATE (string_values)
1641
1642!
1643!-- VOC composition
1644 
1645                   ALLOCATE ( emt_att%voc_comp(emt_att%ncat,emt_att%nvoc) )
1646                   CALL get_variable ( id_emis, "composition_voc", emt_att%voc_comp,     &
1647                                       1, emt_att%ncat, 1, emt_att%nvoc )
1648                ENDIF  ! VOC
1649 
1650             ENDDO  ! ispec
1651
1652!
1653!-- EMISSION DATA
1654
1655             CALL get_dimension_length ( id_emis, emt_att%dt_emission, 'time' )   
1656 
1657!
1658!-- read in pre-processed (LOD2) emissions from chemisty netCDF file per species
1659
1660!
1661!-- NOTE - at the moment the data is read in per species, but in the future it would
1662!--        be much more sensible to read in per species per time step to reduce
1663!--        memory consumption and, to a lesser degree, dimensionality of data exchange
1664!--        (I expect this will be necessary when the problem size is large)
1665
1666             DO ispec = 1, emt_att%n_emiss_species
1667
1668!
1669!-- allocate space for species specific emission values
1670!-- NOTE - this array is extended by 1 cell in each horizontal direction
1671!--        to compensate for an apparent linear offset.  The reason of this
1672!--        offset is not known but it has been determined to take place beyond the
1673!--        scope of this module, and has little to do with index conventions.
1674!--        That is, setting the array horizontal limit from nx0:nx1 to 1:(nx1-nx0+1)
1675!--        or nx0+1:nx1+1 did not result in correct or definite behavior
1676!--        This must be looked at at some point by the Hannover team but for now
1677!--        this workaround is deemed reasonable (ecc 20190417)
1678
1679                IF ( .NOT. ALLOCATED( emt(ispec)%preproc_emission_data ) )  THEN
1680                   ALLOCATE( emt(ispec)%preproc_emission_data(                           &
1681                             emt_att%dt_emission, 1, nys:nyn+1, nxl:nxr+1) )
1682                ENDIF
1683!
1684!-- allocate dummy variable w/ index order identical to that shown in the netCDF header
1685
1686                ALLOCATE ( dum_var_5d(emt_att%dt_emission,1,nys:nyn,nxl:nxr,1) )
1687!
1688!-- get variable.  be very careful
1689!-- I am using get_variable_5d_real_dynamic (note logical argument at the end)
1690!-- 1) use Fortran index convention (i.e., 1 to N)
1691!-- 2) index order must be in reverse order from above allocation order
1692
1693                CALL get_variable ( id_emis, "emission_values", dum_var_5d, &
1694                                    ispec, nxl+1,     nys+1,     1, 1,                   &
1695                                    1,     nxr-nxl+1, nyn-nys+1, 1, emt_att%dt_emission, &
1696                                    .FALSE. )
1697!
1698!-- assign temp array to data structure then deallocate temp array
1699!-- NOTE - indices are shifted from nx0:nx1 to nx0+1:nx1+1 to offset
1700!--        the emission data array to counter said unkonwn offset
1701!--        (ecc 20190417)
1702
1703                DO k = 1, emt_att%dt_emission
1704                   DO j = nys+1, nyn+1
1705                      DO i = nxl+1, nxr+1
1706                         emt(ispec)%preproc_emission_data(k,1,j,i) = dum_var_5d(k,1,j-1,i-1,1)
1707                      ENDDO
1708                   ENDDO
1709                ENDDO
1710
1711                DEALLOCATE ( dum_var_5d )
1712
1713             ENDDO  ! ispec
1714!
1715!-- UNITS
1716
1717             CALL get_attribute ( id_emis, "units", emt_att%units, .FALSE. , "emission_values" )
1718       
1719          ENDIF  ! LOD1 & LOD2 (default and pre-processed mode)
1720
1721          CALL close_input_file (id_emis)
1722
1723#endif
1724
1725       ENDIF ! LOD0 (parameterized mode)
1726
1727    END SUBROUTINE netcdf_data_input_chemistry_data
1728
1729
1730!------------------------------------------------------------------------------!
1731! Description:
1732! ------------
1733!> Reads surface classification data, such as vegetation and soil type, etc. .
1734!------------------------------------------------------------------------------!
1735    SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
1736
1737       USE control_parameters,                                                 &
1738           ONLY:  land_surface, urban_surface
1739
1740       USE indices,                                                            &
1741           ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys
1742
1743
1744       IMPLICIT NONE
1745
1746       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
1747
1748       INTEGER(iwp) ::  id_surf   !< NetCDF id of input file
1749       INTEGER(iwp) ::  k         !< running index along z-direction
1750       INTEGER(iwp) ::  k2        !< running index
1751       INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in input file
1752       INTEGER(iwp) ::  nz_soil   !< number of soil layers in file
1753
1754!
1755!--    If not static input file is available, skip this routine
1756       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
1757!
1758!--    Measure CPU time
1759       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'start' )
1760!
1761!--    Skip the following if no land-surface or urban-surface module are
1762!--    applied. This case, no one of the following variables is used anyway.
1763       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
1764
1765#if defined ( __netcdf )
1766!
1767!--    Open file in read-only mode
1768       CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                       &
1769                            TRIM( coupling_char ) , id_surf )
1770!
1771!--    Inquire all variable names.
1772!--    This will be used to check whether an optional input variable exist
1773!--    or not.
1774       CALL inquire_num_variables( id_surf, num_vars )
1775
1776       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
1777       CALL inquire_variable_names( id_surf, var_names )
1778!
1779!--    Read vegetation type and required attributes
1780       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_type' ) )  THEN
1781          vegetation_type_f%from_file = .TRUE.
1782          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1783                              vegetation_type_f%fill,                          &
1784                              .FALSE., 'vegetation_type' )
1785
1786          ALLOCATE ( vegetation_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1787
1788          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_type',                       &
1789                             vegetation_type_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
1790       ELSE
1791          vegetation_type_f%from_file = .FALSE.
1792       ENDIF
1793
1794!
1795!--    Read soil type and required attributes
1796       IF ( check_existence( var_names, 'soil_type' ) )  THEN
1797          soil_type_f%from_file = .TRUE.
1798!
1799!--       Note, lod is currently not on file; skip for the moment
1800!           CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                       &
1801!                                      soil_type_f%lod,                  &
1802!                                      .FALSE., 'soil_type' )
1803          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1804                              soil_type_f%fill,                                &
1805                              .FALSE., 'soil_type' )
1806
1807          IF ( soil_type_f%lod == 1 )  THEN
1808
1809             ALLOCATE ( soil_type_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1810
1811             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_2d,      &
1812                                nxl, nxr, nys, nyn )
1813
1814          ELSEIF ( soil_type_f%lod == 2 )  THEN
1815!
1816!--          Obtain number of soil layers from file.
1817             CALL get_dimension_length( id_surf, nz_soil, 'zsoil' )
1818
1819             ALLOCATE ( soil_type_f%var_3d(0:nz_soil,nys:nyn,nxl:nxr) )
1820
1821             CALL get_variable( id_surf, 'soil_type', soil_type_f%var_3d,      &
1822                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, nz_soil )
1823 
1824          ENDIF
1825       ELSE
1826          soil_type_f%from_file = .FALSE.
1827       ENDIF
1828
1829!
1830!--    Read pavement type and required attributes
1831       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_type' ) )  THEN
1832          pavement_type_f%from_file = .TRUE.
1833          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1834                              pavement_type_f%fill, .FALSE.,                   &
1835                              'pavement_type' )
1836
1837          ALLOCATE ( pavement_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1838
1839          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_type', pavement_type_f%var,    &
1840                             nxl, nxr, nys, nyn )
1841       ELSE
1842          pavement_type_f%from_file = .FALSE.
1843       ENDIF
1844
1845!
1846!--    Read water type and required attributes
1847       IF ( check_existence( var_names, 'water_type' ) )  THEN
1848          water_type_f%from_file = .TRUE.
1849          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, water_type_f%fill,           &
1850                              .FALSE., 'water_type' )
1851
1852          ALLOCATE ( water_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1853
1854          CALL get_variable( id_surf, 'water_type', water_type_f%var,          &
1855                             nxl, nxr, nys, nyn )
1856
1857       ELSE
1858          water_type_f%from_file = .FALSE.
1859       ENDIF
1860!
1861!--    Read relative surface fractions of vegetation, pavement and water.
1862       IF ( check_existence( var_names, 'surface_fraction' ) )  THEN
1863          surface_fraction_f%from_file = .TRUE.
1864          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1865                              surface_fraction_f%fill,                         &
1866                              .FALSE., 'surface_fraction' )
1867!
1868!--       Inquire number of surface fractions
1869          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1870                                     surface_fraction_f%nf,                    &
1871                                     'nsurface_fraction' )
1872!
1873!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
1874          ALLOCATE( surface_fraction_f%nfracs(0:surface_fraction_f%nf-1) )
1875          ALLOCATE( surface_fraction_f%frac(0:surface_fraction_f%nf-1,         &
1876                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1877!
1878!--       Get dimension of surface fractions
1879          CALL get_variable( id_surf, 'nsurface_fraction',                     &
1880                             surface_fraction_f%nfracs )
1881!
1882!--       Read surface fractions
1883          CALL get_variable( id_surf, 'surface_fraction',                      &
1884                             surface_fraction_f%frac, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1885                             0, surface_fraction_f%nf-1 )
1886       ELSE
1887          surface_fraction_f%from_file = .FALSE.
1888       ENDIF
1889!
1890!--    Read building parameters and related information
1891       IF ( check_existence( var_names, 'building_pars' ) )  THEN
1892          building_pars_f%from_file = .TRUE.
1893          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1894                              building_pars_f%fill,                            &
1895                              .FALSE., 'building_pars' )
1896!
1897!--       Inquire number of building parameters
1898          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1899                                      building_pars_f%np,                      &
1900                                      'nbuilding_pars' )
1901!
1902!--       Allocate dimension array and input array for building parameters
1903          ALLOCATE( building_pars_f%pars(0:building_pars_f%np-1) )
1904          ALLOCATE( building_pars_f%pars_xy(0:building_pars_f%np-1,            &
1905                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1906!
1907!--       Get dimension of building parameters
1908          CALL get_variable( id_surf, 'nbuilding_pars',                        &
1909                             building_pars_f%pars )
1910!
1911!--       Read building_pars
1912          CALL get_variable( id_surf, 'building_pars',                         &
1913                             building_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,      &
1914                             0, building_pars_f%np-1 )
1915       ELSE
1916          building_pars_f%from_file = .FALSE.
1917       ENDIF
1918!
1919!--    Read building surface parameters
1920       IF ( check_existence( var_names, 'building_surface_pars' ) )  THEN
1921          building_surface_pars_f%from_file = .TRUE.
1922          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1923                              building_surface_pars_f%fill,                    &
1924                              .FALSE., 'building_surface_pars' )
1925!
1926!--       Read building_surface_pars
1927          CALL get_variable_surf( id_surf, 'building_surface_pars', &
1928                                  building_surface_pars_f )
1929       ELSE
1930          building_surface_pars_f%from_file = .FALSE.
1931       ENDIF
1932
1933!
1934!--    Read albedo type and required attributes
1935       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_type' ) )  THEN
1936          albedo_type_f%from_file = .TRUE.
1937          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_type_f%fill,          &
1938                              .FALSE.,  'albedo_type' )
1939
1940          ALLOCATE ( albedo_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
1941         
1942          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_type', albedo_type_f%var,        &
1943                             nxl, nxr, nys, nyn )
1944       ELSE
1945          albedo_type_f%from_file = .FALSE.
1946       ENDIF
1947!
1948!--    Read albedo parameters and related information
1949       IF ( check_existence( var_names, 'albedo_pars' ) )  THEN
1950          albedo_pars_f%from_file = .TRUE.
1951          CALL get_attribute( id_surf, char_fill, albedo_pars_f%fill,          &
1952                              .FALSE., 'albedo_pars' )
1953!
1954!--       Inquire number of albedo parameters
1955          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1956                                     albedo_pars_f%np,                         &
1957                                     'nalbedo_pars' )
1958!
1959!--       Allocate dimension array and input array for albedo parameters
1960          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars(0:albedo_pars_f%np-1) )
1961          ALLOCATE( albedo_pars_f%pars_xy(0:albedo_pars_f%np-1,                &
1962                                          nys:nyn,nxl:nxr) )
1963!
1964!--       Get dimension of albedo parameters
1965          CALL get_variable( id_surf, 'nalbedo_pars', albedo_pars_f%pars )
1966
1967          CALL get_variable( id_surf, 'albedo_pars', albedo_pars_f%pars_xy,    &
1968                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1969                             0, albedo_pars_f%np-1 )
1970       ELSE
1971          albedo_pars_f%from_file = .FALSE.
1972       ENDIF
1973
1974!
1975!--    Read pavement parameters and related information
1976       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_pars' ) )  THEN
1977          pavement_pars_f%from_file = .TRUE.
1978          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
1979                              pavement_pars_f%fill,                            &
1980                              .FALSE., 'pavement_pars' )
1981!
1982!--       Inquire number of pavement parameters
1983          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
1984                                     pavement_pars_f%np,                       &
1985                                     'npavement_pars' )
1986!
1987!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
1988          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars(0:pavement_pars_f%np-1) )
1989          ALLOCATE( pavement_pars_f%pars_xy(0:pavement_pars_f%np-1,            &
1990                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
1991!
1992!--       Get dimension of pavement parameters
1993          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_pars', pavement_pars_f%pars )
1994
1995          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_pars', pavement_pars_f%pars_xy,&
1996                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
1997                             0, pavement_pars_f%np-1 )
1998       ELSE
1999          pavement_pars_f%from_file = .FALSE.
2000       ENDIF
2001
2002!
2003!--    Read pavement subsurface parameters and related information
2004       IF ( check_existence( var_names, 'pavement_subsurface_pars' ) )         &
2005       THEN
2006          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .TRUE.
2007          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2008                              pavement_subsurface_pars_f%fill,                 &
2009                              .FALSE., 'pavement_subsurface_pars' )
2010!
2011!--       Inquire number of parameters
2012          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
2013                                     pavement_subsurface_pars_f%np,            &
2014                                     'npavement_subsurface_pars' )
2015!
2016!--       Inquire number of soil layers
2017          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
2018                                     pavement_subsurface_pars_f%nz,            &
2019                                     'zsoil' )
2020!
2021!--       Allocate dimension array and input array for pavement parameters
2022          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars                            &
2023                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1) )
2024          ALLOCATE( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz                        &
2025                            (0:pavement_subsurface_pars_f%np-1,                &
2026                             0:pavement_subsurface_pars_f%nz-1,                &
2027                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2028!
2029!--       Get dimension of pavement parameters
2030          CALL get_variable( id_surf, 'npavement_subsurface_pars',             &
2031                             pavement_subsurface_pars_f%pars )
2032
2033          CALL get_variable( id_surf, 'pavement_subsurface_pars',              &
2034                             pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,              &
2035                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2036                             0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,               &
2037                             0, pavement_subsurface_pars_f%np-1 )
2038       ELSE
2039          pavement_subsurface_pars_f%from_file = .FALSE.
2040       ENDIF
2041
2042
2043!
2044!--    Read vegetation parameters and related information
2045       IF ( check_existence( var_names, 'vegetation_pars' ) )  THEN
2046          vegetation_pars_f%from_file = .TRUE.
2047          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2048                              vegetation_pars_f%fill,                          &
2049                              .FALSE.,  'vegetation_pars' )
2050!
2051!--       Inquire number of vegetation parameters
2052          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
2053                                     vegetation_pars_f%np,                     &
2054                                     'nvegetation_pars' )
2055!
2056!--       Allocate dimension array and input array for surface fractions
2057          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars(0:vegetation_pars_f%np-1) )
2058          ALLOCATE( vegetation_pars_f%pars_xy(0:vegetation_pars_f%np-1,        &
2059                                              nys:nyn,nxl:nxr) )
2060!
2061!--       Get dimension of the parameters
2062          CALL get_variable( id_surf, 'nvegetation_pars',                      &
2063                             vegetation_pars_f%pars )
2064
2065          CALL get_variable( id_surf, 'vegetation_pars',                       &
2066                             vegetation_pars_f%pars_xy, nxl, nxr, nys, nyn,    &
2067                             0, vegetation_pars_f%np-1 )
2068       ELSE
2069          vegetation_pars_f%from_file = .FALSE.
2070       ENDIF
2071
2072!
2073!--    Read root parameters/distribution and related information
2074       IF ( check_existence( var_names, 'soil_pars' ) )  THEN
2075          soil_pars_f%from_file = .TRUE.
2076          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2077                              soil_pars_f%fill,                                &
2078                              .FALSE., 'soil_pars' )
2079
2080          CALL get_attribute( id_surf, char_lod,                               &
2081                              soil_pars_f%lod,                                 &
2082                              .FALSE., 'soil_pars' )
2083
2084!
2085!--       Inquire number of soil parameters
2086          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
2087                                     soil_pars_f%np,                           &
2088                                     'nsoil_pars' )
2089!
2090!--       Read parameters array
2091          ALLOCATE( soil_pars_f%pars(0:soil_pars_f%np-1) )
2092          CALL get_variable( id_surf, 'nsoil_pars', soil_pars_f%pars )
2093
2094!
2095!--       In case of level of detail 2, also inquire number of vertical
2096!--       soil layers, allocate memory and read the respective dimension
2097          IF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2098             CALL get_dimension_length( id_surf,                               &
2099                                        soil_pars_f%nz,                        &
2100                                        'zsoil' )
2101
2102             ALLOCATE( soil_pars_f%layers(0:soil_pars_f%nz-1) )
2103             CALL get_variable( id_surf, 'zsoil', soil_pars_f%layers )
2104
2105          ENDIF
2106
2107!
2108!--       Read soil parameters, depending on level of detail
2109          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2110             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xy(0:soil_pars_f%np-1,                 &
2111                                           nys:nyn,nxl:nxr) )
2112                 
2113             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars', soil_pars_f%pars_xy,     &
2114                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%np-1 )
2115
2116          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2117             ALLOCATE( soil_pars_f%pars_xyz(0:soil_pars_f%np-1,                &
2118                                            0:soil_pars_f%nz-1,                &
2119                                            nys:nyn,nxl:nxr) )
2120             CALL get_variable( id_surf, 'soil_pars',                          &
2121                                soil_pars_f%pars_xyz,                          &
2122                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, soil_pars_f%nz-1,       &
2123                                0, soil_pars_f%np-1 )
2124
2125          ENDIF
2126       ELSE
2127          soil_pars_f%from_file = .FALSE.
2128       ENDIF
2129
2130!
2131!--    Read water parameters and related information
2132       IF ( check_existence( var_names, 'water_pars' ) )  THEN
2133          water_pars_f%from_file = .TRUE.
2134          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2135                              water_pars_f%fill,                               &
2136                              .FALSE., 'water_pars' )
2137!
2138!--       Inquire number of water parameters
2139          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
2140                                     water_pars_f%np,                          &
2141                                     'nwater_pars' )
2142!
2143!--       Allocate dimension array and input array for water parameters
2144          ALLOCATE( water_pars_f%pars(0:water_pars_f%np-1) )
2145          ALLOCATE( water_pars_f%pars_xy(0:water_pars_f%np-1,                  &
2146                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2147!
2148!--       Get dimension of water parameters
2149          CALL get_variable( id_surf, 'nwater_pars', water_pars_f%pars )
2150
2151          CALL get_variable( id_surf, 'water_pars', water_pars_f%pars_xy,      &
2152                             nxl, nxr, nys, nyn, 0, water_pars_f%np-1 )
2153       ELSE
2154          water_pars_f%from_file = .FALSE.
2155       ENDIF
2156!
2157!--    Read root area density - parametrized vegetation
2158       IF ( check_existence( var_names, 'root_area_dens_s' ) )  THEN
2159          root_area_density_lsm_f%from_file = .TRUE.
2160          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2161                              root_area_density_lsm_f%fill,                    &
2162                              .FALSE., 'root_area_dens_s' )
2163!
2164!--       Obtain number of soil layers from file and allocate variable
2165          CALL get_dimension_length( id_surf,                                  &
2166                                     root_area_density_lsm_f%nz,               &
2167                                     'zsoil' )
2168          ALLOCATE( root_area_density_lsm_f%var                                &
2169                                        (0:root_area_density_lsm_f%nz-1,       &
2170                                         nys:nyn,nxl:nxr) )
2171
2172!
2173!--       Read root-area density
2174          CALL get_variable( id_surf, 'root_area_dens_s',                      &
2175                             root_area_density_lsm_f%var,                      &
2176                             nxl, nxr, nys, nyn,                               &
2177                             0, root_area_density_lsm_f%nz-1 )
2178
2179       ELSE
2180          root_area_density_lsm_f%from_file = .FALSE.
2181       ENDIF
2182!
2183!--    Read street type and street crossing
2184       IF ( check_existence( var_names, 'street_type' ) )  THEN
2185          street_type_f%from_file = .TRUE.
2186          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2187                              street_type_f%fill, .FALSE.,                     &
2188                              'street_type' )
2189
2190          ALLOCATE ( street_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2191         
2192          CALL get_variable( id_surf, 'street_type', street_type_f%var,        &
2193                             nxl, nxr, nys, nyn )
2194       ELSE
2195          street_type_f%from_file = .FALSE.
2196       ENDIF
2197
2198       IF ( check_existence( var_names, 'street_crossing' ) )  THEN
2199          street_crossing_f%from_file = .TRUE.
2200          CALL get_attribute( id_surf, char_fill,                              &
2201                              street_crossing_f%fill, .FALSE.,                 &
2202                              'street_crossing' )
2203
2204          ALLOCATE ( street_crossing_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2205
2206          CALL get_variable( id_surf, 'street_crossing',                       &
2207                             street_crossing_f%var, nxl, nxr, nys, nyn )
2208
2209       ELSE
2210          street_crossing_f%from_file = .FALSE.
2211       ENDIF
2212!
2213!--    Still missing: root_resolved and building_surface_pars.
2214!--    Will be implemented as soon as they are available.
2215
2216!
2217!--    Finally, close input file
2218       CALL close_input_file( id_surf )
2219#endif
2220!
2221!--    End of CPU measurement
2222       CALL cpu_log( log_point_s(82), 'NetCDF input', 'stop' )
2223!
2224!--    Exchange ghost points for surface variables. Therefore, resize
2225!--    variables.
2226       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
2227          CALL resize_array_2d_int8( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2228          CALL exchange_horiz_2d_byte( albedo_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,  &
2229                                       nbgp )
2230       ENDIF
2231       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
2232          CALL resize_array_2d_int8( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2233          CALL exchange_horiz_2d_byte( pavement_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,&
2234                                       nbgp )
2235       ENDIF
2236       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
2237          CALL resize_array_2d_int8( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr )
2238          CALL exchange_horiz_2d_byte( soil_type_f%var_2d, nys, nyn, nxl, nxr, &
2239                                       nbgp )
2240       ENDIF
2241       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
2242          CALL resize_array_2d_int8( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2243          CALL exchange_horiz_2d_byte( vegetation_type_f%var, nys, nyn, nxl,   &
2244                                       nxr, nbgp )
2245       ENDIF
2246       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
2247          CALL resize_array_2d_int8( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2248          CALL exchange_horiz_2d_byte( water_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2249                                       nbgp )
2250       ENDIF
2251!
2252!--    Exchange ghost points for 3/4-D variables. For the sake of simplicity,
2253!--    loop further dimensions to use 2D exchange routines. Unfortunately this
2254!--    is necessary, else new MPI-data types need to be introduced just for
2255!--    2 variables.
2256       IF ( soil_type_f%from_file  .AND.  ALLOCATED( soil_type_f%var_3d ) )    &
2257       THEN
2258          CALL resize_array_3d_int8( soil_type_f%var_3d, 0, nz_soil,           &
2259                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2260          DO  k = 0, nz_soil
2261             CALL exchange_horiz_2d_int(                                       & 
2262                        soil_type_f%var_3d(k,:,:), nys, nyn, nxl, nxr, nbgp )
2263          ENDDO
2264       ENDIF
2265
2266       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
2267          CALL resize_array_3d_real( surface_fraction_f%frac,                  &
2268                                     0, surface_fraction_f%nf-1,               &
2269                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2270          DO  k = 0, surface_fraction_f%nf-1
2271             CALL exchange_horiz_2d( surface_fraction_f%frac(k,:,:), nbgp )
2272          ENDDO
2273       ENDIF
2274
2275       IF ( building_pars_f%from_file )  THEN         
2276          CALL resize_array_3d_real( building_pars_f%pars_xy,                  &
2277                                     0, building_pars_f%np-1,                  &
2278                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2279          DO  k = 0, building_pars_f%np-1
2280             CALL exchange_horiz_2d( building_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2281          ENDDO
2282       ENDIF
2283
2284       IF ( albedo_pars_f%from_file )  THEN         
2285          CALL resize_array_3d_real( albedo_pars_f%pars_xy,                    &
2286                                     0, albedo_pars_f%np-1,                    &
2287                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2288          DO  k = 0, albedo_pars_f%np-1
2289             CALL exchange_horiz_2d( albedo_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2290          ENDDO
2291       ENDIF
2292
2293       IF ( pavement_pars_f%from_file )  THEN         
2294          CALL resize_array_3d_real( pavement_pars_f%pars_xy,                  &
2295                                     0, pavement_pars_f%np-1,                  &
2296                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2297          DO  k = 0, pavement_pars_f%np-1
2298             CALL exchange_horiz_2d( pavement_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2299          ENDDO
2300       ENDIF
2301
2302       IF ( vegetation_pars_f%from_file )  THEN
2303          CALL resize_array_3d_real( vegetation_pars_f%pars_xy,                &
2304                                     0, vegetation_pars_f%np-1,                &
2305                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2306          DO  k = 0, vegetation_pars_f%np-1
2307             CALL exchange_horiz_2d( vegetation_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2308          ENDDO
2309       ENDIF
2310
2311       IF ( water_pars_f%from_file )  THEN
2312          CALL resize_array_3d_real( water_pars_f%pars_xy,                     &
2313                                     0, water_pars_f%np-1,                     &
2314                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2315          DO  k = 0, water_pars_f%np-1
2316             CALL exchange_horiz_2d( water_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2317          ENDDO
2318       ENDIF
2319
2320       IF ( root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
2321          CALL resize_array_3d_real( root_area_density_lsm_f%var,              &
2322                                     0, root_area_density_lsm_f%nz-1,          &
2323                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2324          DO  k = 0, root_area_density_lsm_f%nz-1
2325             CALL exchange_horiz_2d( root_area_density_lsm_f%var(k,:,:), nbgp )
2326          ENDDO
2327       ENDIF
2328
2329       IF ( soil_pars_f%from_file )  THEN
2330          IF ( soil_pars_f%lod == 1 )  THEN
2331         
2332             CALL resize_array_3d_real( soil_pars_f%pars_xy,                   &
2333                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2334                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2335             DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2336                CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xy(k,:,:), nbgp )
2337             ENDDO
2338             
2339          ELSEIF ( soil_pars_f%lod == 2 )  THEN
2340             CALL resize_array_4d_real( soil_pars_f%pars_xyz,                  &
2341                                        0, soil_pars_f%np-1,                   &
2342                                        0, soil_pars_f%nz-1,                   &
2343                                        nys, nyn, nxl, nxr )
2344
2345             DO  k2 = 0, soil_pars_f%nz-1
2346                DO  k = 0, soil_pars_f%np-1
2347                   CALL exchange_horiz_2d( soil_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:),     &
2348                                           nbgp )
2349                ENDDO
2350             ENDDO
2351          ENDIF
2352       ENDIF
2353
2354       IF ( pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN         
2355          CALL resize_array_4d_real( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz,      &
2356                                     0, pavement_subsurface_pars_f%np-1,       &
2357                                     0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1,       &
2358                                     nys, nyn, nxl, nxr )
2359
2360          DO  k2 = 0, pavement_subsurface_pars_f%nz-1
2361             DO  k = 0, pavement_subsurface_pars_f%np-1
2362                CALL exchange_horiz_2d(                                        &
2363                           pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(k,k2,:,:), nbgp )
2364             ENDDO
2365          ENDDO
2366       ENDIF
2367
2368    END SUBROUTINE netcdf_data_input_surface_data
2369
2370!------------------------------------------------------------------------------!
2371! Description:
2372! ------------
2373!> Reads uvem lookup table information.
2374!------------------------------------------------------------------------------!
2375    SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2376       
2377       USE indices,                                                            &
2378           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2379
2380       IMPLICIT NONE
2381
2382       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2383
2384
2385       INTEGER(iwp) ::  id_uvem       !< NetCDF id of uvem lookup table input file
2386       INTEGER(iwp) ::  nli = 35      !< dimension length of lookup table in x
2387       INTEGER(iwp) ::  nlj =  9      !< dimension length of lookup table in y
2388       INTEGER(iwp) ::  nlk = 90      !< dimension length of lookup table in z
2389       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2390!
2391!--    Input via uv exposure model lookup table input
2392       IF ( input_pids_uvem )  THEN
2393
2394#if defined ( __netcdf )
2395!
2396!--       Open file in read-only mode
2397          CALL open_read_file( TRIM( input_file_uvem ) //                    &
2398                               TRIM( coupling_char ), id_uvem )
2399!
2400!--       At first, inquire all variable names.
2401!--       This will be used to check whether an input variable exist or not.
2402          CALL inquire_num_variables( id_uvem, num_vars )
2403!
2404!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2405          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2406          CALL inquire_variable_names( id_uvem, var_names )
2407!
2408!--       uvem integration
2409          IF ( check_existence( var_names, 'int_factors' ) )  THEN
2410             uvem_integration_f%from_file = .TRUE.
2411!
2412!--          Input 2D uvem integration.
2413             ALLOCATE ( uvem_integration_f%var(0:nlj,0:nli)  )
2414             
2415             CALL get_variable( id_uvem, 'int_factors', uvem_integration_f%var, 0, nli, 0, nlj )
2416          ELSE
2417             uvem_integration_f%from_file = .FALSE.
2418          ENDIF
2419!
2420!--       uvem irradiance
2421          IF ( check_existence( var_names, 'irradiance' ) )  THEN
2422             uvem_irradiance_f%from_file = .TRUE.
2423!
2424!--          Input 2D uvem irradiance.
2425             ALLOCATE ( uvem_irradiance_f%var(0:nlk, 0:2)  )
2426             
2427             CALL get_variable( id_uvem, 'irradiance', uvem_irradiance_f%var, 0, 2, 0, nlk )
2428          ELSE
2429             uvem_irradiance_f%from_file = .FALSE.
2430          ENDIF
2431!
2432!--       uvem porjection areas
2433          IF ( check_existence( var_names, 'projarea' ) )  THEN
2434             uvem_projarea_f%from_file = .TRUE.
2435!
2436!--          Input 3D uvem projection area (human geometgry)
2437             ALLOCATE ( uvem_projarea_f%var(0:2,0:nlj,0:nli)  )
2438           
2439             CALL get_variable( id_uvem, 'projarea', uvem_projarea_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, 2 )
2440          ELSE
2441             uvem_projarea_f%from_file = .FALSE.
2442          ENDIF
2443!
2444!--       uvem radiance
2445          IF ( check_existence( var_names, 'radiance' ) )  THEN
2446             uvem_radiance_f%from_file = .TRUE.
2447!
2448!--          Input 3D uvem radiance
2449             ALLOCATE ( uvem_radiance_f%var(0:nlk,0:nlj,0:nli)  )
2450             
2451             CALL get_variable( id_uvem, 'radiance', uvem_radiance_f%var, 0, nli, 0, nlj, 0, nlk )
2452          ELSE
2453             uvem_radiance_f%from_file = .FALSE.
2454          ENDIF
2455!
2456!--       Read building obstruction
2457          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2458             building_obstruction_full%from_file = .TRUE.
2459!--          Input 3D uvem building obstruction
2460              ALLOCATE ( building_obstruction_full%var_3d(0:44,0:2,0:2) )
2461              CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_full%var_3d,0, 2, 0, 2, 0, 44 )       
2462          ELSE
2463             building_obstruction_full%from_file = .FALSE.
2464          ENDIF
2465!
2466          IF ( check_existence( var_names, 'obstruction' ) )  THEN
2467             building_obstruction_f%from_file = .TRUE.
2468!
2469!--          Input 3D uvem building obstruction
2470             ALLOCATE ( building_obstruction_f%var_3d(0:44,nys:nyn,nxl:nxr) )
2471!
2472             CALL get_variable( id_uvem, 'obstruction', building_obstruction_f%var_3d,      &
2473                                nxl, nxr, nys, nyn, 0, 44 )       
2474          ELSE
2475             building_obstruction_f%from_file = .FALSE.
2476          ENDIF
2477!
2478!--       Close uvem lookup table input file
2479          CALL close_input_file( id_uvem )
2480#else
2481          CONTINUE
2482#endif
2483       ENDIF
2484    END SUBROUTINE netcdf_data_input_uvem
2485
2486!------------------------------------------------------------------------------!
2487! Description:
2488! ------------
2489!> Reads orography and building information.
2490!------------------------------------------------------------------------------!
2491    SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2492
2493       USE control_parameters,                                                 &
2494           ONLY:  message_string, topography
2495
2496       USE grid_variables,                                                     &
2497           ONLY:  dx, dy   
2498           
2499       USE indices,                                                            &
2500           ONLY:  nbgp, nx, nxl, nxr, ny, nyn, nys, nzb
2501
2502
2503       IMPLICIT NONE
2504
2505       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< variable names in static input file
2506
2507
2508       INTEGER(iwp) ::  i             !< running index along x-direction
2509       INTEGER(iwp) ::  ii            !< running index for IO blocks
2510       INTEGER(iwp) ::  id_topo       !< NetCDF id of topograhy input file
2511       INTEGER(iwp) ::  j             !< running index along y-direction
2512       INTEGER(iwp) ::  num_vars      !< number of variables in netcdf input file
2513       INTEGER(iwp) ::  skip_n_rows   !< counting variable to skip rows while reading topography file
2514
2515       REAL(wp) ::  dum           !< dummy variable to skip columns while reading topography file
2516!
2517!--    CPU measurement
2518       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'start' )
2519
2520!
2521!--    Input via palm-input data standard
2522       IF ( input_pids_static )  THEN
2523#if defined ( __netcdf )
2524!
2525!--       Open file in read-only mode
2526          CALL open_read_file( TRIM( input_file_static ) //                    &
2527                               TRIM( coupling_char ), id_topo )
2528!
2529!--       At first, inquire all variable names.
2530!--       This will be used to check whether an  input variable exist
2531!--       or not.
2532          CALL inquire_num_variables( id_topo, num_vars )
2533!
2534!--       Allocate memory to store variable names and inquire them.
2535          ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2536          CALL inquire_variable_names( id_topo, var_names )
2537!
2538!--       Read x, y - dimensions. Only required for consistency checks.
2539          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%nx, 'x' )
2540          CALL get_dimension_length( id_topo, dim_static%ny, 'y' )
2541          ALLOCATE( dim_static%x(0:dim_static%nx-1) )
2542          ALLOCATE( dim_static%y(0:dim_static%ny-1) )
2543          CALL get_variable( id_topo, 'x', dim_static%x )
2544          CALL get_variable( id_topo, 'y', dim_static%y )
2545!
2546!--       Check whether dimension size in input file matches the model dimensions
2547          IF ( dim_static%nx-1 /= nx  .OR.  dim_static%ny-1 /= ny )  THEN
2548             message_string = 'Static input file: horizontal dimension in ' // &
2549                              'x- and/or y-direction ' //                      &
2550                              'do not match the respective model dimension'
2551             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0548', 1, 2, 0, 6, 0 )
2552          ENDIF
2553!
2554!--       Check if grid spacing of provided input data matches the respective
2555!--       grid spacing in the model.
2556          IF ( ABS( dim_static%x(1) - dim_static%x(0) - dx ) > 10E-6_wp  .OR.  &
2557               ABS( dim_static%y(1) - dim_static%y(0) - dy ) > 10E-6_wp )  THEN
2558             message_string = 'Static input file: horizontal grid spacing ' // &
2559                              'in x- and/or y-direction ' //                   &
2560                              'do not match the respective model grid spacing.'
2561             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0549', 1, 2, 0, 6, 0 )
2562          ENDIF
2563!
2564!--       Terrain height. First, get variable-related _FillValue attribute
2565          IF ( check_existence( var_names, 'zt' ) )  THEN
2566             terrain_height_f%from_file = .TRUE.
2567             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, terrain_height_f%fill,    &
2568                                 .FALSE., 'zt' )
2569!
2570!--          Input 2D terrain height.
2571             ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr)  )
2572             
2573             CALL get_variable( id_topo, 'zt', terrain_height_f%var,           &
2574                                nxl, nxr, nys, nyn )
2575
2576          ELSE
2577             terrain_height_f%from_file = .FALSE.
2578          ENDIF
2579
2580!
2581!--       Read building height. First, read its _FillValue attribute,
2582!--       as well as lod attribute
2583          buildings_f%from_file = .FALSE.
2584          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_2d' ) )  THEN
2585             buildings_f%from_file = .TRUE.
2586             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2587                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2588
2589             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill1,        &
2590                                 .FALSE., 'buildings_2d' )
2591
2592!
2593!--          Read 2D buildings
2594             IF ( buildings_f%lod == 1 )  THEN
2595                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2596
2597                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_2d',                    &
2598                                   buildings_f%var_2d,                         &
2599                                   nxl, nxr, nys, nyn )
2600             ELSE
2601                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2602                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2603                                 'properly for buildings_2d.'
2604                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0540',               &
2605                               1, 2, 0, 6, 0 )
2606             ENDIF
2607          ENDIF
2608!
2609!--       If available, also read 3D building information. If both are
2610!--       available, use 3D information.
2611          IF ( check_existence( var_names, 'buildings_3d' ) )  THEN
2612             buildings_f%from_file = .TRUE.
2613             CALL get_attribute( id_topo, char_lod, buildings_f%lod,           &
2614                                 .FALSE., 'buildings_3d' )     
2615
2616             CALL get_attribute( id_topo, char_fill, buildings_f%fill2,        &
2617                                 .FALSE., 'buildings_3d' )
2618
2619             CALL get_dimension_length( id_topo, buildings_f%nz, 'z' )
2620!
2621!--          Read 3D buildings
2622             IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
2623                ALLOCATE( buildings_f%z(nzb:buildings_f%nz-1) )
2624                CALL get_variable( id_topo, 'z', buildings_f%z )
2625
2626                ALLOCATE( buildings_f%var_3d(nzb:buildings_f%nz-1,             &
2627                                             nys:nyn,nxl:nxr) )
2628                buildings_f%var_3d = 0
2629               
2630                CALL get_variable( id_topo, 'buildings_3d',                    &
2631                                   buildings_f%var_3d,                         &
2632                                   nxl, nxr, nys, nyn, 0, buildings_f%nz-1 )
2633             ELSE
2634                message_string = 'NetCDF attribute lod ' //                    &
2635                                 '(level of detail) is not set ' //            &
2636                                 'properly for buildings_3d.'
2637                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0541',               &
2638                               1, 2, 0, 6, 0 )
2639             ENDIF
2640          ENDIF
2641!
2642!--       Read building IDs and its FillValue attribute. Further required
2643!--       for mapping buildings on top of orography.
2644          IF ( check_existence( var_names, 'building_id' ) )  THEN
2645             building_id_f%from_file = .TRUE.
2646             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2647                                 building_id_f%fill, .FALSE.,                  &
2648                                 'building_id' )
2649
2650             ALLOCATE ( building_id_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2651             
2652             CALL get_variable( id_topo, 'building_id', building_id_f%var,     &
2653                                nxl, nxr, nys, nyn )
2654          ELSE
2655             building_id_f%from_file = .FALSE.
2656          ENDIF
2657!
2658!--       Read building_type and required attributes.
2659          IF ( check_existence( var_names, 'building_type' ) )  THEN
2660             building_type_f%from_file = .TRUE.
2661             CALL get_attribute( id_topo, char_fill,                           &
2662                                 building_type_f%fill, .FALSE.,                &
2663                                 'building_type' )
2664
2665             ALLOCATE ( building_type_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2666
2667             CALL get_variable( id_topo, 'building_type', building_type_f%var, &
2668                                nxl, nxr, nys, nyn )
2669
2670          ELSE
2671             building_type_f%from_file = .FALSE.
2672          ENDIF
2673!
2674!--       Close topography input file
2675          CALL close_input_file( id_topo )
2676#else
2677          CONTINUE
2678#endif
2679!
2680!--    ASCII input
2681       ELSEIF ( TRIM( topography ) == 'read_from_file' )  THEN
2682             
2683          DO  ii = 0, io_blocks-1
2684             IF ( ii == io_group )  THEN
2685
2686                OPEN( 90, FILE='TOPOGRAPHY_DATA'//TRIM( coupling_char ),       &
2687                      STATUS='OLD', FORM='FORMATTED', ERR=10 )
2688!
2689!--             Read topography PE-wise. Rows are read from nyn to nys, columns
2690!--             are read from nxl to nxr. At first, ny-nyn rows need to be skipped.
2691                skip_n_rows = 0
2692                DO WHILE ( skip_n_rows < ny - nyn )
2693                   READ( 90, * )
2694                   skip_n_rows = skip_n_rows + 1
2695                ENDDO
2696!
2697!--             Read data from nyn to nys and nxl to nxr. Therefore, skip
2698!--             column until nxl-1 is reached
2699                ALLOCATE ( buildings_f%var_2d(nys:nyn,nxl:nxr) )
2700                DO  j = nyn, nys, -1
2701                   READ( 90, *, ERR=11, END=11 )                               &
2702                                   ( dum, i = 0, nxl-1 ),                      &
2703                                   ( buildings_f%var_2d(j,i), i = nxl, nxr )
2704                ENDDO
2705
2706                GOTO 12
2707
2708 10             message_string = 'file TOPOGRAPHY_DATA'//                      &
2709                                 TRIM( coupling_char )// ' does not exist'
2710                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0208', 1, 2, myid, 6, 0 )
2711
2712 11             message_string = 'errors in file TOPOGRAPHY_DATA'//            &
2713                                 TRIM( coupling_char )
2714                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0209', 2, 2, myid, 6, 0 )
2715
2716 12             CLOSE( 90 )
2717                buildings_f%from_file = .TRUE.
2718
2719             ENDIF
2720#if defined( __parallel )
2721             CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
2722#endif
2723          ENDDO
2724
2725       ENDIF
2726!
2727!--    End of CPU measurement
2728       CALL cpu_log( log_point_s(83), 'NetCDF/ASCII input topo', 'stop' )
2729!
2730!--    Check for minimum requirement to setup building topography. If buildings
2731!--    are provided, also an ID and a type are required.
2732!--    Note, doing this check in check_parameters
2733!--    will be too late (data will be used for grid inititialization before).
2734       IF ( input_pids_static )  THEN
2735          IF ( buildings_f%from_file  .AND.                                    &
2736               .NOT. building_id_f%from_file )  THEN
2737             message_string = 'If building heights are prescribed in ' //      &
2738                              'static input file, also an ID is required.'
2739             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0542', 1, 2, 0, 6, 0 )
2740          ENDIF
2741       ENDIF
2742!
2743!--    In case no terrain height is provided by static input file, allocate
2744!--    array nevertheless and set terrain height to 0, which simplifies
2745!--    topography initialization.
2746       IF ( .NOT. terrain_height_f%from_file )  THEN
2747          ALLOCATE ( terrain_height_f%var(nys:nyn,nxl:nxr) )
2748          terrain_height_f%var = 0.0_wp
2749       ENDIF
2750!
2751!--    Finally, exchange 1 ghost point for building ID and type.
2752!--    In case of non-cyclic boundary conditions set Neumann conditions at the
2753!--    lateral boundaries.
2754       IF ( building_id_f%from_file )  THEN
2755          CALL resize_array_2d_int32( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2756          CALL exchange_horiz_2d_int( building_id_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2757                                      nbgp )
2758       ENDIF
2759
2760       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2761          CALL resize_array_2d_int8( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr )
2762          CALL exchange_horiz_2d_byte( building_type_f%var, nys, nyn, nxl, nxr,   &
2763                                       nbgp )
2764       ENDIF
2765
2766    END SUBROUTINE netcdf_data_input_topo
2767
2768!------------------------------------------------------------------------------!
2769! Description:
2770! ------------
2771!> Reads initialization data of u, v, w, pt, q, geostrophic wind components,
2772!> as well as soil moisture and soil temperature, derived from larger-scale
2773!> model (COSMO) by Inifor.
2774!------------------------------------------------------------------------------!
2775    SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
2776
2777       USE arrays_3d,                                                          &
2778           ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
2779
2780       USE control_parameters,                                                 &
2781           ONLY:  air_chemistry, bc_lr_cyc, bc_ns_cyc, humidity,               &
2782                  message_string, neutral
2783
2784       USE indices,                                                            &
2785           ONLY:  nx, nxl, nxlu, nxr, ny, nyn, nys, nysv, nzb, nz, nzt
2786
2787       IMPLICIT NONE
2788
2789       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names
2790
2791       LOGICAL      ::  dynamic_3d = .TRUE. !< flag indicating that 3D data is read from dynamic file
2792       
2793       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic !< NetCDF id of dynamic input file
2794       INTEGER(iwp) ::  n          !< running index for chemistry variables
2795       INTEGER(iwp) ::  num_vars   !< number of variables in netcdf input file
2796
2797       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
2798
2799!
2800!--    Skip routine if no input file with dynamic input data is available.
2801       IF ( .NOT. input_pids_dynamic )  RETURN
2802!
2803!--    Please note, Inifor is designed to provide initial data for u and v for
2804!--    the prognostic grid points in case of lateral Dirichlet conditions.
2805!--    This means that Inifor provides data from nxlu:nxr (for u) and
2806!--    from nysv:nyn (for v) at the left and south domain boundary, respectively.
2807!--    However, as work-around for the moment, PALM will run with cyclic
2808!--    conditions and will be initialized with data provided by Inifor
2809!--    boundaries in case of Dirichlet.
2810!--    Hence, simply set set nxlu/nysv to 1 (will be reset to its original value
2811!--    at the end of this routine.
2812       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = 1
2813       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = 1
2814
2815!
2816!--    CPU measurement
2817       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'start' )
2818
2819#if defined ( __netcdf )
2820!
2821!--    Open file in read-only mode
2822       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) //                      &
2823                            TRIM( coupling_char ), id_dynamic )
2824
2825!
2826!--    At first, inquire all variable names.
2827       CALL inquire_num_variables( id_dynamic, num_vars )
2828!
2829!--    Allocate memory to store variable names.
2830       ALLOCATE( var_names(1:num_vars) )
2831       CALL inquire_variable_names( id_dynamic, var_names )
2832!
2833!--    Read vertical dimension of scalar und w grid.
2834       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzu, 'z'     )
2835       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nzw, 'zw'    )
2836!
2837!--    Read also the horizontal dimensions. These are used just used fo
2838!--    checking the compatibility with the PALM grid before reading.
2839       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nx,  'x'  )
2840       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nxu, 'xu' )
2841       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%ny,  'y'  )
2842       CALL get_dimension_length( id_dynamic, init_3d%nyv, 'yv' )
2843
2844!
2845!--    Check for correct horizontal and vertical dimension. Please note,
2846!--    checks are performed directly here and not called from
2847!--    check_parameters as some varialbes are still not allocated there.
2848!--    Moreover, please note, u- and v-grid has 1 grid point less on
2849!--    Inifor grid.
2850       IF ( init_3d%nx-1 /= nx  .OR.  init_3d%nxu-1 /= nx - 1  .OR.            &
2851            init_3d%ny-1 /= ny  .OR.  init_3d%nyv-1 /= ny - 1 )  THEN
2852          message_string = 'Number of horizontal grid points in '//            &
2853                           'dynamic input file does not match ' //             &
2854                           'the number of numeric grid points.'
2855          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2856       ENDIF
2857
2858       IF ( init_3d%nzu /= nz )  THEN
2859          message_string = 'Number of vertical grid points in '//              &
2860                           'dynamic input file does not match ' //             &
2861                           'the number of numeric grid points.'
2862          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2863       ENDIF
2864!
2865!--    Read vertical dimensions. Later, these are required for eventual
2866!--    inter- and extrapolations of the initialization data.
2867       IF ( check_existence( var_names, 'z' ) )  THEN
2868          ALLOCATE( init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )
2869          CALL get_variable( id_dynamic, 'z', init_3d%zu_atmos )
2870       ENDIF
2871       IF ( check_existence( var_names, 'zw' ) )  THEN
2872          ALLOCATE( init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )
2873          CALL get_variable( id_dynamic, 'zw', init_3d%zw_atmos )
2874       ENDIF
2875!
2876!--    Check for consistency between vertical coordinates in dynamic
2877!--    driver and numeric grid.
2878!--    Please note, depending on compiler options both may be
2879!--    equal up to a certain threshold, and differences between
2880!--    the numeric grid and vertical coordinate in the driver can built-
2881!--    up to 10E-1-10E-0 m. For this reason, the check is performed not
2882!--    for exactly matching values.
2883       IF ( ANY( ABS( zu(1:nzt)   - init_3d%zu_atmos(1:init_3d%nzu) )    &
2884                      > 10E-1 )  .OR.                                    &
2885            ANY( ABS( zw(1:nzt-1) - init_3d%zw_atmos(1:init_3d%nzw) )    &
2886                      > 10E-1 ) )  THEN
2887          message_string = 'Vertical grid in dynamic driver does not '// &
2888                           'match the numeric grid.'
2889          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0543', 1, 2, 0, 6, 0 )
2890       ENDIF
2891!
2892!--    Read initial geostrophic wind components at
2893!--    t = 0 (index 1 in file).
2894       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_ug' ) )  THEN
2895          ALLOCATE( init_3d%ug_init(nzb:nzt+1) )
2896          init_3d%ug_init = 0.0_wp
2897
2898          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_ug', 1,          &
2899                                init_3d%ug_init(1:nzt) )
2900!
2901!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2902          init_3d%ug_init(nzt+1) = init_3d%ug_init(nzt)
2903
2904          init_3d%from_file_ug = .TRUE.
2905       ELSE
2906          init_3d%from_file_ug = .FALSE.
2907       ENDIF
2908       IF ( check_existence( var_names, 'ls_forcing_vg' ) )  THEN
2909          ALLOCATE( init_3d%vg_init(nzb:nzt+1) )
2910          init_3d%vg_init = 0.0_wp
2911
2912          CALL get_variable_pr( id_dynamic, 'ls_forcing_vg', 1,          &
2913                                init_3d%vg_init(1:nzt) )
2914!
2915!--       Set top-boundary condition (Neumann)
2916          init_3d%vg_init(nzt+1) = init_3d%vg_init(nzt)
2917
2918          init_3d%from_file_vg = .TRUE.
2919       ELSE
2920          init_3d%from_file_vg = .FALSE.
2921       ENDIF
2922!
2923!--    Read inital 3D data of u, v, w, pt and q,
2924!--    derived from COSMO model. Read PE-wise yz-slices.
2925!--    Please note, the u-, v- and w-component are defined on different
2926!--    grids with one element less in the x-, y-,
2927!--    and z-direction, respectively. Hence, reading is subdivided
2928!--    into separate loops. 
2929!--    Read u-component
2930       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_u' ) )  THEN
2931!
2932!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2933          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_u,           &
2934                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2935          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_u,             &
2936                              .FALSE., 'init_atmosphere_u' )
2937!
2938!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2939          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
2940             ALLOCATE( init_3d%u_init(nzb:nzt+1) )
2941             init_3d%u_init = 0.0_wp
2942
2943             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2944                                init_3d%u_init(nzb+1:nzt) )
2945!
2946!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2947             init_3d%u_init(nzt+1) = init_3d%u_init(nzt)
2948!
2949!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2950          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
2951             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_u',               &
2952                                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu:nxr),                 &
2953                                nxlu, nys+1, nzb+1,                            &
2954                                nxr-nxlu+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,            &
2955                                dynamic_3d )
2956!
2957!--          Set value at leftmost model grid point nxl = 0. This is because
2958!--          Inifor provides data only from 1:nx-1 since it assumes non-cyclic
2959!--          conditions.
2960             IF ( nxl == 0 )                                                   &
2961                u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl) = u(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxlu)
2962!
2963!--          Set bottom and top-boundary
2964             u(nzb,:,:)   = u(nzb+1,:,:)
2965             u(nzt+1,:,:) = u(nzt,:,:)
2966             
2967          ENDIF
2968          init_3d%from_file_u = .TRUE.
2969       ELSE
2970          message_string = 'Missing initial data for u-component'
2971          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
2972       ENDIF
2973!
2974!--    Read v-component
2975       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_v' ) )  THEN
2976!
2977!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
2978          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_v,           &
2979                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2980          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_v,             &
2981                              .FALSE., 'init_atmosphere_v' )
2982!
2983!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
2984          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
2985             ALLOCATE( init_3d%v_init(nzb:nzt+1) )
2986             init_3d%v_init = 0.0_wp
2987
2988             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2989                                init_3d%v_init(nzb+1:nzt) )
2990!
2991!--          Set top-boundary condition (Neumann)
2992             init_3d%v_init(nzt+1) = init_3d%v_init(nzt)
2993!
2994!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
2995          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
2996         
2997             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_v',               &
2998                                v(nzb+1:nzt,nysv:nyn,nxl:nxr),                 &
2999                                nxl+1, nysv, nzb+1,                            &
3000                                nxr-nxl+1, nyn-nysv+1, init_3d%nzu,            &
3001                                dynamic_3d )
3002!
3003!--          Set value at southmost model grid point nys = 0. This is because
3004!--          Inifor provides data only from 1:ny-1 since it assumes non-cyclic
3005!--          conditions.
3006             IF ( nys == 0 )                                                   &
3007                v(nzb+1:nzt,nys,nxl:nxr) = v(nzb+1:nzt,nysv,nxl:nxr)                               
3008!
3009!--          Set bottom and top-boundary
3010             v(nzb,:,:)   = v(nzb+1,:,:)
3011             v(nzt+1,:,:) = v(nzt,:,:)
3012             
3013          ENDIF
3014          init_3d%from_file_v = .TRUE.
3015       ELSE
3016          message_string = 'Missing initial data for v-component'
3017          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3018       ENDIF
3019!
3020!--    Read w-component
3021       IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_w' ) )  THEN
3022!
3023!--       Read attributes for the fill value and level-of-detail
3024          CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_w,           &
3025                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3026          CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_w,             &
3027                              .FALSE., 'init_atmosphere_w' )
3028!
3029!--       level-of-detail 1 - read initialization profile
3030          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3031             ALLOCATE( init_3d%w_init(nzb:nzt+1) )
3032             init_3d%w_init = 0.0_wp
3033
3034             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',               &
3035                                init_3d%w_init(nzb+1:nzt-1) )
3036!
3037!--          Set top-boundary condition (Neumann)
3038             init_3d%w_init(nzt:nzt+1) = init_3d%w_init(nzt-1)
3039!
3040!--       level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3041          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3042
3043             CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_w',                &
3044                                w(nzb+1:nzt-1,nys:nyn,nxl:nxr),                 &
3045                                nxl+1, nys+1, nzb+1,                            &
3046                                nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzw,              &
3047                                dynamic_3d )
3048!
3049!--          Set bottom and top-boundary                               
3050             w(nzb,:,:)   = 0.0_wp 
3051             w(nzt,:,:)   = w(nzt-1,:,:)
3052             w(nzt+1,:,:) = w(nzt-1,:,:)
3053
3054          ENDIF
3055          init_3d%from_file_w = .TRUE.
3056       ELSE
3057          message_string = 'Missing initial data for w-component'
3058          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3059       ENDIF
3060!
3061!--    Read potential temperature
3062       IF ( .NOT. neutral )  THEN
3063          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_pt' ) )  THEN
3064!
3065!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3066             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_pt,       &
3067                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3068             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_pt,         &
3069                                 .FALSE., 'init_atmosphere_pt' )
3070!
3071!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3072             IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3073                ALLOCATE( init_3d%pt_init(nzb:nzt+1) )
3074
3075                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3076                                   init_3d%pt_init(nzb+1:nzt) )
3077!
3078!--             Set Neumann top and surface boundary condition for initial
3079!--             profil
3080                init_3d%pt_init(nzb)   = init_3d%pt_init(nzb+1)
3081                init_3d%pt_init(nzt+1) = init_3d%pt_init(nzt)
3082!
3083!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3084             ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3085
3086                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_pt',           &
3087                                   pt(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),              &
3088                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3089                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3090                                   dynamic_3d )
3091                                   
3092!
3093!--             Set bottom and top-boundary
3094                pt(nzb,:,:)   = pt(nzb+1,:,:)
3095                pt(nzt+1,:,:) = pt(nzt,:,:)             
3096
3097             ENDIF
3098             init_3d%from_file_pt = .TRUE.
3099          ELSE
3100             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3101                              'potential temperature'
3102             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3103          ENDIF
3104       ENDIF
3105!
3106!--    Read mixing ratio
3107       IF ( humidity )  THEN
3108          IF ( check_existence( var_names, 'init_atmosphere_qv' ) )  THEN
3109!
3110!--          Read attributes for the fill value and level-of-detail
3111             CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill, init_3d%fill_q,        &
3112                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3113             CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod, init_3d%lod_q,          &
3114                                 .FALSE., 'init_atmosphere_qv' )
3115!
3116!--          level-of-detail 1 - read initialization profile
3117             IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3118                ALLOCATE( init_3d%q_init(nzb:nzt+1) )
3119
3120                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3121                                    init_3d%q_init(nzb+1:nzt) )
3122!
3123!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3124                init_3d%q_init(nzb)   = init_3d%q_init(nzb+1)
3125                init_3d%q_init(nzt+1) = init_3d%q_init(nzt)
3126!
3127!--          level-of-detail 2 - read 3D initialization data
3128             ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3129             
3130                CALL get_variable( id_dynamic, 'init_atmosphere_qv',           &
3131                                   q(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr),               &
3132                                   nxl+1, nys+1, nzb+1,                        &
3133                                   nxr-nxl+1, nyn-nys+1, init_3d%nzu,          &
3134                                   dynamic_3d )
3135                                   
3136!
3137!--             Set bottom and top-boundary
3138                q(nzb,:,:)   = q(nzb+1,:,:)
3139                q(nzt+1,:,:) = q(nzt,:,:)
3140               
3141             ENDIF
3142             init_3d%from_file_q = .TRUE.
3143          ELSE
3144             message_string = 'Missing initial data for ' //                   &
3145                              'mixing ratio'
3146             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0544', 1, 2, 0, 6, 0 )
3147          ENDIF
3148       ENDIF       
3149!
3150!--    Read chemistry variables.
3151!--    Please note, for the moment, only LOD=1 is allowed
3152       IF ( air_chemistry )  THEN
3153!
3154!--       Allocate chemistry input profiles, as well as arrays for fill values
3155!--       and LOD's.
3156          ALLOCATE( init_3d%chem_init(nzb:nzt+1,                               &
3157                                      1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1 )) )
3158          ALLOCATE( init_3d%fill_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)) )   
3159          ALLOCATE( init_3d%lod_chem(1:UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1))  ) 
3160         
3161          DO  n = 1, UBOUND(init_3d%var_names_chem, 1)
3162             IF ( check_existence( var_names,                                  &
3163                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) ) )  THEN
3164!
3165!--             Read attributes for the fill value and level-of-detail
3166                CALL get_attribute( id_dynamic, char_fill,                     &
3167                                    init_3d%fill_chem(n),                      &
3168                                    .FALSE.,                                   &
3169                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3170                CALL get_attribute( id_dynamic, char_lod,                      &
3171                                    init_3d%lod_chem(n),                       &
3172                                    .FALSE.,                                   &
3173                                    TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ) )
3174!
3175!--             Give message that only LOD=1 is allowed.
3176                IF ( init_3d%lod_chem(n) /= 1 )  THEN               
3177                   message_string = 'For chemistry variables only LOD=1 is ' //&
3178                                    'allowed.'
3179                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0586',            &
3180                                 1, 2, 0, 6, 0 )
3181                ENDIF
3182!
3183!--             level-of-detail 1 - read initialization profile
3184                CALL get_variable( id_dynamic,                                 &
3185                                   TRIM( init_3d%var_names_chem(n) ),          &
3186                                   init_3d%chem_init(nzb+1:nzt,n) )
3187!
3188!--             Set bottom and top boundary condition (Neumann)
3189                init_3d%chem_init(nzb,n)   = init_3d%chem_init(nzb+1,n)
3190                init_3d%chem_init(nzt+1,n) = init_3d%chem_init(nzt,n)
3191               
3192                init_3d%from_file_chem(n) = .TRUE.
3193             ENDIF
3194          ENDDO
3195       ENDIF
3196!
3197!--    Close input file
3198       CALL close_input_file( id_dynamic )
3199#endif
3200!
3201!--    End of CPU measurement
3202       CALL cpu_log( log_point_s(85), 'NetCDF input init', 'stop' )
3203!
3204!--    Finally, check if the input data has any fill values. Please note,
3205!--    checks depend on the LOD of the input data.
3206       IF ( init_3d%from_file_u )  THEN
3207          check_passed = .TRUE.
3208          IF ( init_3d%lod_u == 1 )  THEN
3209             IF ( ANY( init_3d%u_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_u ) )       &
3210                check_passed = .FALSE.
3211          ELSEIF ( init_3d%lod_u == 2 )  THEN
3212             IF ( ANY( u(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxlu:nxr) == init_3d%fill_u ) )   &
3213                check_passed = .FALSE.
3214          ENDIF
3215          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3216             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_u must ' //    &
3217                              'not contain any _FillValues'
3218             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3219          ENDIF
3220       ENDIF
3221
3222       IF ( init_3d%from_file_v )  THEN
3223          check_passed = .TRUE.
3224          IF ( init_3d%lod_v == 1 )  THEN
3225             IF ( ANY( init_3d%v_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_v ) )       &
3226                check_passed = .FALSE.
3227          ELSEIF ( init_3d%lod_v == 2 )  THEN
3228             IF ( ANY( v(nzb+1:nzt+1,nysv:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_v ) )   &
3229                check_passed = .FALSE.
3230          ENDIF
3231          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3232             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_v must ' //    &
3233                              'not contain any _FillValues'
3234             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3235          ENDIF
3236       ENDIF
3237
3238       IF ( init_3d%from_file_w )  THEN
3239          check_passed = .TRUE.
3240          IF ( init_3d%lod_w == 1 )  THEN
3241             IF ( ANY( init_3d%w_init(nzb+1:nzt) == init_3d%fill_w ) )         &
3242                check_passed = .FALSE.
3243          ELSEIF ( init_3d%lod_w == 2 )  THEN
3244             IF ( ANY( w(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_w ) )      &
3245                check_passed = .FALSE.
3246          ENDIF
3247          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3248             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_w must ' //    &
3249                              'not contain any _FillValues'
3250             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3251          ENDIF
3252       ENDIF
3253
3254       IF ( init_3d%from_file_pt )  THEN
3255          check_passed = .TRUE.
3256          IF ( init_3d%lod_pt == 1 )  THEN
3257             IF ( ANY( init_3d%pt_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_pt ) )     &
3258                check_passed = .FALSE.
3259          ELSEIF ( init_3d%lod_pt == 2 )  THEN
3260             IF ( ANY( pt(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_pt ) )  &
3261                check_passed = .FALSE.
3262          ENDIF
3263          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3264             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_pt must ' //   &
3265                              'not contain any _FillValues'
3266             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3267          ENDIF
3268       ENDIF
3269
3270       IF ( init_3d%from_file_q )  THEN
3271          check_passed = .TRUE.
3272          IF ( init_3d%lod_q == 1 )  THEN
3273             IF ( ANY( init_3d%q_init(nzb+1:nzt+1) == init_3d%fill_q ) )       &
3274                check_passed = .FALSE.
3275          ELSEIF ( init_3d%lod_q == 2 )  THEN
3276             IF ( ANY( q(nzb+1:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr) == init_3d%fill_q ) )    &
3277                check_passed = .FALSE.
3278          ENDIF
3279          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3280             message_string = 'NetCDF input for init_atmosphere_q must ' //    &
3281                              'not contain any _FillValues'
3282             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0545', 2, 2, 0, 6, 0 )
3283          ENDIF
3284       ENDIF
3285!
3286!--    Workaround for cyclic conditions. Please see above for further explanation.
3287       IF ( bc_lr_cyc  .AND.  nxl == 0 )  nxlu = nxl
3288       IF ( bc_ns_cyc  .AND.  nys == 0 )  nysv = nys
3289
3290    END SUBROUTINE netcdf_data_input_init_3d
3291
3292!------------------------------------------------------------------------------!
3293! Description:
3294! ------------
3295!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3296!------------------------------------------------------------------------------!
3297    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3298
3299       USE control_parameters,                                                 &
3300           ONLY:  initializing_actions, message_string
3301
3302       IMPLICIT NONE
3303!
3304!--    Dynamic input file must also be present if initialization via inifor is
3305!--    prescribed.
3306       IF ( .NOT. input_pids_dynamic  .AND.                                    &
3307            INDEX( initializing_actions, 'inifor' ) /= 0 )  THEN
3308          message_string = 'initializing_actions = inifor requires dynamic ' //&
3309                           'input file ' // TRIM( input_file_dynamic ) //      &
3310                           TRIM( coupling_char )
3311          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0547', 1, 2, 0, 6, 0 )
3312       ENDIF
3313
3314    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_dynamic
3315
3316!------------------------------------------------------------------------------!
3317! Description:
3318! ------------
3319!> Checks input file for consistency and minimum requirements.
3320!------------------------------------------------------------------------------!
3321    SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3322
3323       USE arrays_3d,                                                          &
3324           ONLY:  zu
3325
3326       USE control_parameters,                                                 &
3327           ONLY:  land_surface, message_string, urban_surface
3328
3329       USE indices,                                                            &
3330           ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys, wall_flags_total_0
3331
3332       IMPLICIT NONE
3333
3334       INTEGER(iwp) ::  i      !< loop index along x-direction
3335       INTEGER(iwp) ::  j      !< loop index along y-direction
3336       INTEGER(iwp) ::  n_surf !< number of different surface types at given location
3337
3338       LOGICAL      ::  check_passed !< flag indicating if a check passed
3339
3340!
3341!--    Return if no static input file is available
3342       IF ( .NOT. input_pids_static )  RETURN
3343!
3344!--    Check for correct dimension of surface_fractions, should run from 0-2.
3345       IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3346          IF ( surface_fraction_f%nf-1 > 2 )  THEN
3347             message_string = 'nsurface_fraction must not be larger than 3.' 
3348             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0580', 1, 2, 0, 6, 0 )
3349          ENDIF
3350       ENDIF
3351!
3352!--    Check orography for fill-values. For the moment, give an error message.
3353!--    More advanced methods, e.g. a nearest neighbor algorithm as used in GIS
3354!--    systems might be implemented later.
3355!--    Please note, if no terrain height is provided, it is set to 0.
3356       IF ( ANY( terrain_height_f%var == terrain_height_f%fill ) )  THEN
3357          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3358                           'allowed to have missing data'
3359          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0550', 2, 2, myid, 6, 0 )
3360       ENDIF
3361!
3362!--    Check for negative terrain heights
3363       IF ( ANY( terrain_height_f%var < 0.0_wp ) )  THEN
3364          message_string = 'NetCDF variable zt is not ' //                     &
3365                           'allowed to have negative values'
3366          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0551', 2, 2, myid, 6, 0 )
3367       ENDIF
3368!
3369!--    If 3D buildings are read, check if building information is consistent
3370!--    to numeric grid.
3371       IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3372          IF ( buildings_f%lod == 2 )  THEN
3373             IF ( buildings_f%nz > SIZE( zu ) )  THEN
3374                message_string = 'Reading 3D building data - too much ' //     &
3375                                 'data points along the vertical coordinate.'
3376                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0552', 2, 2, 0, 6, 0 )
3377             ENDIF
3378
3379             IF ( ANY( ABS( buildings_f%z(0:buildings_f%nz-1) -                &
3380                       zu(0:buildings_f%nz-1) ) > 1E-6_wp ) )  THEN
3381                message_string = 'Reading 3D building data - vertical ' //     &
3382                                 'coordinate do not match numeric grid.'
3383                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0553', 2, 2, 0, 6, 0 )
3384             ENDIF
3385          ENDIF
3386       ENDIF
3387
3388!
3389!--    Skip further checks concerning buildings and natural surface properties
3390!--    if no urban surface and land surface model are applied.
3391       IF (  .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  RETURN
3392!
3393!--    Check for minimum requirement of surface-classification data in case
3394!--    static input file is used.
3395       IF ( ( .NOT. vegetation_type_f%from_file  .OR.                          &
3396              .NOT. pavement_type_f%from_file    .OR.                          &
3397              .NOT. water_type_f%from_file       .OR.                          &
3398              .NOT. soil_type_f%from_file             ) .OR.                   &
3399             ( urban_surface  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file ) )  THEN
3400          message_string = 'Minimum requirement for surface classification ' //&
3401                           'is not fulfilled. At least ' //                    &
3402                           'vegetation_type, pavement_type, ' //               &
3403                           'soil_type and water_type are '//                   &
3404                           'required. If urban-surface model is applied, ' //  &
3405                           'also building_type is required'
3406          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0554', 1, 2, 0, 6, 0 )
3407       ENDIF
3408!
3409!--    Check for general availability of input variables.
3410!--    If vegetation_type is 0 at any location, vegetation_pars as well as
3411!--    root_area_dens_s are required.
3412       IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3413          IF ( ANY( vegetation_type_f%var == 0 ) )  THEN
3414             IF ( .NOT. vegetation_pars_f%from_file )  THEN
3415                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3416                                 'vegetation_pars is required'
3417                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0555', 2, 2, myid, 6, 0 )
3418             ENDIF
3419             IF ( .NOT. root_area_density_lsm_f%from_file )  THEN
3420                message_string = 'If vegetation_type = 0 at any location, ' // &
3421                                 'root_area_dens_s is required'
3422                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0556', 2, 2, myid, 6, 0 )
3423             ENDIF
3424          ENDIF
3425       ENDIF
3426!
3427!--    If soil_type is zero at any location, soil_pars is required.
3428       IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3429          check_passed = .TRUE.
3430          IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3431             IF ( ANY( soil_type_f%var_2d == 0 ) )  THEN
3432                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3433             ENDIF
3434          ELSE
3435             IF ( ANY( soil_type_f%var_3d == 0 ) )  THEN
3436                IF ( .NOT. soil_pars_f%from_file )  check_passed = .FALSE.
3437             ENDIF
3438          ENDIF
3439          IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3440             message_string = 'If soil_type = 0 at any location, ' //          &
3441                              'soil_pars is required'
3442             CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0557', 2, 2, myid, 6, 0 )
3443          ENDIF
3444       ENDIF
3445!
3446!--    Buildings require a type in case of urban-surface model.
3447       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_type_f%from_file  )  THEN
3448          message_string = 'If buildings are provided, also building_type ' // &
3449                           'is required'
3450          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0581', 2, 2, 0, 6, 0 )
3451       ENDIF
3452!
3453!--    Buildings require an ID.
3454       IF ( buildings_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file  )  THEN
3455          message_string = 'If buildings are provided, also building_id ' //   &
3456                           'is required'
3457          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0582', 2, 2, 0, 6, 0 )
3458       ENDIF
3459!
3460!--    If building_type is zero at any location, building_pars is required.
3461       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3462          IF ( ANY( building_type_f%var == 0 ) )  THEN
3463             IF ( .NOT. building_pars_f%from_file )  THEN
3464                message_string = 'If building_type = 0 at any location, ' //   &
3465                                 'building_pars is required'
3466                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0558', 2, 2, myid, 6, 0 )
3467             ENDIF
3468          ENDIF
3469       ENDIF
3470!
3471!--    If building_type is provided, also building_id is needed (due to the
3472!--    filtering algorithm).
3473       IF ( building_type_f%from_file  .AND.  .NOT. building_id_f%from_file )  &
3474       THEN
3475          message_string = 'If building_type is provided, also building_id '// &
3476                           'is required'
3477          CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0519', 2, 2, 0, 6, 0 )
3478       ENDIF       
3479!
3480!--    If albedo_type is zero at any location, albedo_pars is required.
3481       IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3482          IF ( ANY( albedo_type_f%var == 0 ) )  THEN
3483             IF ( .NOT. albedo_pars_f%from_file )  THEN
3484                message_string = 'If albedo_type = 0 at any location, ' //     &
3485                                 'albedo_pars is required'
3486                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0559', 2, 2, myid, 6, 0 )
3487             ENDIF
3488          ENDIF
3489       ENDIF
3490!
3491!--    If pavement_type is zero at any location, pavement_pars is required.
3492       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3493          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3494             IF ( .NOT. pavement_pars_f%from_file )  THEN
3495                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3496                                 'pavement_pars is required'
3497                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0560', 2, 2, myid, 6, 0 )
3498             ENDIF
3499          ENDIF
3500       ENDIF
3501!
3502!--    If pavement_type is zero at any location, also pavement_subsurface_pars
3503!--    is required.
3504       IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3505          IF ( ANY( pavement_type_f%var == 0 ) )  THEN
3506             IF ( .NOT. pavement_subsurface_pars_f%from_file )  THEN
3507                message_string = 'If pavement_type = 0 at any location, ' //   &
3508                                 'pavement_subsurface_pars is required'
3509                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0561', 2, 2, myid, 6, 0 )
3510             ENDIF
3511          ENDIF
3512       ENDIF
3513!
3514!--    If water_type is zero at any location, water_pars is required.
3515       IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3516          IF ( ANY( water_type_f%var == 0 ) )  THEN
3517             IF ( .NOT. water_pars_f%from_file )  THEN
3518                message_string = 'If water_type = 0 at any location, ' //      &
3519                                 'water_pars is required'
3520                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0562', 2, 2,myid, 6, 0 )
3521             ENDIF
3522          ENDIF
3523       ENDIF
3524!
3525!--    Check for local consistency of the input data.
3526       DO  i = nxl, nxr
3527          DO  j = nys, nyn
3528!
3529!--          For each (y,x)-location at least one of the parameters
3530!--          vegetation_type, pavement_type, building_type, or water_type
3531!--          must be set to a non­missing value.
3532             IF ( land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
3533                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3534                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
3535                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3536                   WRITE( message_string, * )                                  &
3537                                    'At least one of the parameters '//        &
3538                                    'vegetation_type, pavement_type, '     //  &
3539                                    'or water_type must be set '//             &
3540                                    'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
3541                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
3542                ENDIF
3543             ELSEIF ( land_surface  .AND.  urban_surface )  THEN
3544                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3545                     pavement_type_f%var(j,i)   == pavement_type_f%fill    .AND.&
3546                     building_type_f%var(j,i)   == building_type_f%fill    .AND.&
3547                     water_type_f%var(j,i)      == water_type_f%fill )  THEN
3548                   WRITE( message_string, * )                                  &
3549                                 'At least one of the parameters '//           &
3550                                 'vegetation_type, pavement_type, '  //        &
3551                                 'building_type, or water_type must be set '// &
3552                                 'to a non-missing value. Grid point: ', j, i
3553                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0563', 2, 2, myid, 6, 0 )
3554                ENDIF
3555             ENDIF
3556               
3557!
3558!--          Note that a soil_type is required for each location (y,x) where
3559!--          either vegetation_type or pavement_type is a non­missing value.
3560             IF ( ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR. &
3561                    pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill ) )  THEN
3562                check_passed = .TRUE.
3563                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3564                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == soil_type_f%fill )          &
3565                      check_passed = .FALSE.
3566                ELSE
3567                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == soil_type_f%fill) )  &
3568                      check_passed = .FALSE.
3569                ENDIF
3570
3571                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3572                   message_string = 'soil_type is required for each '//        &
3573                                 'location (y,x) where vegetation_type or ' // &
3574                                 'pavement_type is a non-missing value.'
3575                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0564',            &
3576                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3577                ENDIF
3578             ENDIF
3579!
3580!--          Check for consistency of given types. At the moment, only one
3581!--          of vegetation, pavement, or water-type can be set. This is
3582!--          because no tile approach is yet implemented in the land-surface
3583!--          model. Later, when this is possible, surface fraction need to be
3584!--          given and the sum must not  be larger than 1. Please note, in case
3585!--          more than one type is given at a pixel, an error message will be
3586!--          given.
3587             n_surf = 0
3588             IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill )       &
3589                n_surf = n_surf + 1
3590             IF ( water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )            &
3591                n_surf = n_surf + 1
3592             IF ( pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill )         &
3593                n_surf = n_surf + 1
3594
3595             IF ( n_surf > 1 )  THEN
3596                WRITE( message_string, * )                                     &
3597                                 'More than one surface type (vegetation, '//  &
3598                                 'pavement, water) is given at a location. '// &
3599                                 'Please note, this is not possible at ' //    &
3600                                 'the moment as no tile approach has been ' // &
3601                                 'yet implemented. (i,j) = ', i, j
3602                CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',               &
3603                               2, 2, myid, 6, 0 )
3604
3605!                 IF ( .NOT. surface_fraction_f%from_file )  THEN
3606!                    message_string = 'More than one surface type (vegetation '//&
3607!                                  'pavement, water) is given at a location. '// &
3608!                                  'Please note, this is not possible at ' //    &
3609!                                  'the moment as no tile approach is yet ' //   &
3610!                                  'implemented.'
3611!                    message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3612!                                  'given at a location, surface_fraction ' //   &
3613!                                  'must be provided.'
3614!                    CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3615!                                   2, 2, myid, 6, 0 )
3616!                 ELSEIF ( ANY ( surface_fraction_f%frac(:,j,i) ==               &
3617!                                surface_fraction_f%fill ) )  THEN
3618!                    message_string = 'If more than one surface type is ' //     &
3619!                                  'given at a location, surface_fraction ' //   &
3620!                                  'must be provided.'
3621!                    CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0565',            &
3622!                                   2, 2, myid, 6, 0 )
3623!                 ENDIF
3624             ENDIF
3625!
3626!--          Check for further mismatches. e.g. relative fractions exceed 1 or
3627!--          vegetation_type is set but surface vegetation fraction is zero,
3628!--          etc..
3629             IF ( surface_fraction_f%from_file )  THEN
3630!
3631!--             If surface fractions is given, also check that only one type
3632!--             is given.
3633                IF ( SUM( MERGE( 1, 0, surface_fraction_f%frac(:,j,i) /= 0.0_wp&
3634                                .AND.  surface_fraction_f%frac(:,j,i) /=       &
3635                                       surface_fraction_f%fill  ) ) > 1 )  THEN
3636                   WRITE( message_string, * )                                  &
3637                                    'surface_fraction is given for more ' //   &
3638                                    'than one type. ' //                       &
3639                                    'Please note, this is not possible at ' // &
3640                                    'the moment as no tile approach has '//    &
3641                                    'yet been implemented. (i, j) = ', i, j
3642                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0676',            &
3643                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3644                ENDIF
3645!
3646!--             Sum of relative fractions must be 1. Note, attributed to type
3647!--             conversions due to reading, the sum of surface fractions
3648!--             might be not exactly 1. Hence, the sum is check with a
3649!--             tolerance. Later, in the land-surface model, the relative
3650!--             fractions are normalized to one. Actually, surface fractions
3651!--             shall be _FillValue at building grid points, however, in order
3652!--             to relax this requirement and allow that surface-fraction can
3653!--             also be zero at these grid points, only perform this check
3654!--             at locations where some vegetation, pavement or water is defined.
3655                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .OR.&
3656                     pavement_type_f%var(j,i)   /= pavement_type_f%fill    .OR.&
3657                     water_type_f%var(j,i)      /= water_type_f%fill )  THEN
3658                   IF ( SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) >             &
3659                        1.0_wp + 1E-8_wp  .OR.                                 &
3660                        SUM ( surface_fraction_f%frac(0:2,j,i) ) <             &
3661                        1.0_wp - 1E-8_wp )  THEN
3662                      WRITE( message_string, * )                               &
3663                                    'The sum of all land-surface fractions ' //&
3664                                    'must equal 1. (i, j) = ', i, j
3665                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0566',         &
3666                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3667                   ENDIF
3668                ENDIF
3669!
3670!--             Relative fraction for a type must not be zero at locations where
3671!--             this type is set.
3672                IF (                                                           &
3673                  ( vegetation_type_f%var(j,i) /= vegetation_type_f%fill  .AND.&
3674                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) == 0.0_wp .OR.    &
3675                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) ==                &
3676                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3677                  )  .OR.                                                      &
3678                  ( pavement_type_f%var(j,i) /= pavement_type_f%fill     .AND. &
3679                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) == 0.0_wp .OR.   &
3680                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) ==               &
3681                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3682                  )  .OR.                                                      &
3683                  ( water_type_f%var(j,i) /= water_type_f%fill           .AND. &
3684                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) == 0.0_wp .OR.     &
3685                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) ==                 &
3686                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3687                  ) )  THEN
3688                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3689                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3690                             'water surface is given at (i,j) = ( ', i, j,     &
3691                             ' ), but surface fraction is 0 for the given type.'
3692                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0567',            &
3693                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3694                ENDIF
3695!
3696!--             Relative fraction for a type must not contain non-zero values
3697!--             if this type is not set.
3698                IF (                                                           &
3699                  ( vegetation_type_f%var(j,i) == vegetation_type_f%fill  .AND.&
3700                 ( surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /= 0.0_wp .AND.   &
3701                   surface_fraction_f%frac(ind_veg_wall,j,i) /=                &
3702                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3703                  )  .OR.                                                      &
3704                  ( pavement_type_f%var(j,i) == pavement_type_f%fill     .AND. &
3705                 ( surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /= 0.0_wp .AND.  &
3706                   surface_fraction_f%frac(ind_pav_green,j,i) /=               &
3707                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3708                  )  .OR.                                                      &
3709                  ( water_type_f%var(j,i) == water_type_f%fill           .AND. &
3710                 ( surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /= 0.0_wp .AND.    &
3711                   surface_fraction_f%frac(ind_wat_win,j,i) /=                 &
3712                                                     surface_fraction_f%fill ) &
3713                  ) )  THEN
3714                   WRITE( message_string, * ) 'Mismatch in setting of '     // &
3715                             'surface_fraction. Vegetation-, pavement-, or '// &
3716                             'water surface is not given at (i,j) = ( ', i, j, &
3717                             ' ), but surface fraction is not 0 for the ' //   &
3718                             'given type.'
3719                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0568',            &
3720                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3721                ENDIF
3722             ENDIF
3723!
3724!--          Check vegetation_pars. If vegetation_type is 0, all parameters
3725!--          need to be set, otherwise, single parameters set by
3726!--          vegetation_type can be overwritten.
3727             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3728                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3729                   IF ( ANY( vegetation_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==               &
3730                             vegetation_pars_f%fill ) )  THEN
3731                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all '  // &
3732                                       'parameters of vegetation_pars at '//   &
3733                                       'this location must be set.'
3734                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0569',         &
3735                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3736                   ENDIF
3737                ENDIF
3738             ENDIF
3739!
3740!--          Check root distribution. If vegetation_type is 0, all levels must
3741!--          be set.
3742             IF ( vegetation_type_f%from_file )  THEN
3743                IF ( vegetation_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3744                   IF ( ANY( root_area_density_lsm_f%var(:,j,i) ==             &
3745                             root_area_density_lsm_f%fill ) )  THEN
3746                      message_string = 'If vegetation_type(y,x) = 0, all ' //  &
3747                                       'levels of root_area_dens_s ' //        &
3748                                       'must be set at this location.'
3749                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0570',         &
3750                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3751                   ENDIF
3752                ENDIF
3753             ENDIF
3754!
3755!--          Check soil parameters. If soil_type is 0, all parameters
3756!--          must be set.
3757             IF ( soil_type_f%from_file )  THEN
3758                check_passed = .TRUE.
3759                IF ( ALLOCATED( soil_type_f%var_2d ) )  THEN
3760                   IF ( soil_type_f%var_2d(j,i) == 0 )  THEN
3761                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3762                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3763                   ENDIF
3764                ELSE
3765                   IF ( ANY( soil_type_f%var_3d(:,j,i) == 0 ) )  THEN
3766                      IF ( ANY( soil_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                  &
3767                                soil_pars_f%fill ) )  check_passed = .FALSE.
3768                   ENDIF
3769                ENDIF
3770                IF ( .NOT. check_passed )  THEN
3771                   message_string = 'If soil_type(y,x) = 0, all levels of '  //&
3772                                    'soil_pars at this location must be set.'
3773                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0571',            &
3774                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3775                ENDIF
3776             ENDIF
3777
3778!
3779!--          Check building parameters. If building_type is 0, all parameters
3780!--          must be set.
3781             IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3782                IF ( building_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3783                   IF ( ANY( building_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3784                             building_pars_f%fill ) )  THEN
3785                      message_string = 'If building_type(y,x) = 0, all ' //    &
3786                                       'parameters of building_pars at this '//&
3787                                       'location must be set.'
3788                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0572',         &
3789                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3790                   ENDIF
3791                ENDIF
3792             ENDIF
3793!
3794!--          Check if building_type is set at each building and vice versa.
3795!--          Please note, buildings are already processed and filtered.
3796!--          For this reason, consistency checks are based on wall_flags_total_0
3797!--          rather than buildings_f (buildings are represented by bit 6 in
3798!--          wall_flags_total_0).
3799             IF ( building_type_f%from_file  .AND.  buildings_f%from_file )  THEN
3800                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_total_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.      &
3801                     building_type_f%var(j,i) == building_type_f%fill  .OR.    &
3802               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_total_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.      &
3803                     building_type_f%var(j,i) /= building_type_f%fill )  THEN
3804                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //      &
3805                                   'building is set requires a type ' //       &
3806                                   '( and vice versa ) in case the ' //        &
3807                                   'urban-surface model is applied. ' //       &
3808                                   'i, j = ', i, j
3809                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0573',            &
3810                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3811                ENDIF
3812             ENDIF
3813!
3814!--          Check if at each location where a building is present also an ID
3815!--          is set and vice versa.
3816             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3817                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_total_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.     &
3818                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill  .OR.       &
3819               .NOT. ANY( BTEST ( wall_flags_total_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.     &
3820                     building_id_f%var(j,i) /= building_id_f%fill )  THEN
3821                   WRITE( message_string, * ) 'Each location where a ' //     &
3822                                   'building is set requires an ID ' //       &
3823                                   '( and vice versa ). i, j = ', i, j
3824                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0574',           &
3825                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3826                ENDIF
3827             ENDIF
3828!
3829!--          Check if building ID is set where a bulding is defined.
3830             IF ( buildings_f%from_file )  THEN
3831                IF ( ANY( BTEST ( wall_flags_total_0(:,j,i), 6 ) )  .AND.     &
3832                     building_id_f%var(j,i) == building_id_f%fill )  THEN
3833                   WRITE( message_string, * ) 'Each building grid point '//   &
3834                                              'requires an ID.', i, j
3835                   CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0575',           &
3836                                  2, 2, myid, 6, 0 )
3837                ENDIF
3838             ENDIF
3839!
3840!--          Check albedo parameters. If albedo_type is 0, all parameters
3841!--          must be set.
3842             IF ( albedo_type_f%from_file )  THEN
3843                IF ( albedo_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3844                   IF ( ANY( albedo_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                   &
3845                             albedo_pars_f%fill ) )  THEN
3846                      message_string = 'If albedo_type(y,x) = 0, all ' //      &
3847                                       'parameters of albedo_pars at this ' // &
3848                                       'location must be set.'
3849                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0576',         &
3850                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3851                   ENDIF
3852                ENDIF
3853             ENDIF
3854
3855!
3856!--          Check pavement parameters. If pavement_type is 0, all parameters
3857!--          of pavement_pars must be set at this location.
3858             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3859                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3860                   IF ( ANY( pavement_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                 &
3861                             pavement_pars_f%fill ) )  THEN
3862                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3863                                       'parameters of pavement_pars at this '//&
3864                                       'location must be set.'
3865                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0577',         &
3866                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3867                   ENDIF
3868                ENDIF
3869             ENDIF
3870!
3871!--          Check pavement-subsurface parameters. If pavement_type is 0,
3872!--          all parameters of pavement_subsurface_pars must be set  at this
3873!--          location.
3874             IF ( pavement_type_f%from_file )  THEN
3875                IF ( pavement_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3876                   IF ( ANY( pavement_subsurface_pars_f%pars_xyz(:,:,j,i) ==   &
3877                             pavement_subsurface_pars_f%fill ) )  THEN
3878                      message_string = 'If pavement_type(y,x) = 0, all ' //    &
3879                                       'parameters of '                  //    &
3880                                       'pavement_subsurface_pars at this '//   &
3881                                       'location must be set.'
3882                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0578',         &
3883                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3884                   ENDIF
3885                ENDIF
3886             ENDIF
3887
3888!
3889!--          Check water parameters. If water_type is 0, all parameters
3890!--          must be set  at this location.
3891             IF ( water_type_f%from_file )  THEN
3892                IF ( water_type_f%var(j,i) == 0 )  THEN
3893                   IF ( ANY( water_pars_f%pars_xy(:,j,i) ==                    &
3894                             water_pars_f%fill ) )  THEN
3895                      message_string = 'If water_type(y,x) = 0, all ' //       &
3896                                       'parameters of water_pars at this ' //  &
3897                                       'location must be set.'
3898                      CALL message( 'netcdf_data_input_mod', 'PA0579',         &
3899                                     2, 2, myid, 6, 0 )
3900                   ENDIF
3901                ENDIF
3902             ENDIF
3903
3904          ENDDO
3905       ENDDO
3906
3907    END SUBROUTINE netcdf_data_input_check_static
3908
3909!------------------------------------------------------------------------------!
3910! Description:
3911! ------------
3912!> Resize 8-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
3913!------------------------------------------------------------------------------!
3914    SUBROUTINE resize_array_2d_int8( var, js, je, is, ie )
3915   
3916       IMPLICIT NONE
3917
3918       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
3919       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
3920       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
3921       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
3922       
3923       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
3924       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
3925!
3926!--    Allocate temporary variable
3927       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
3928!
3929!--    Temporary copy of the variable
3930       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
3931!
3932!--    Resize the array
3933       DEALLOCATE( var )
3934       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
3935!
3936!--    Transfer temporary copy back to original array
3937       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
3938
3939    END SUBROUTINE resize_array_2d_int8
3940   
3941!------------------------------------------------------------------------------!
3942! Description:
3943! ------------
3944!> Resize 32-bit 2D Integer array: (nys:nyn,nxl:nxr) -> (nysg:nyng,nxlg:nxrg)
3945!------------------------------------------------------------------------------!
3946    SUBROUTINE resize_array_2d_int32( var, js, je, is, ie )
3947
3948       IMPLICIT NONE
3949       
3950       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
3951       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
3952       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
3953       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
3954
3955       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
3956       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
3957!
3958!--    Allocate temporary variable
3959       ALLOCATE( var_tmp(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
3960!
3961!--    Temporary copy of the variable
3962       var_tmp(js:je,is:ie) = var(js:je,is:ie)
3963!
3964!--    Resize the array
3965       DEALLOCATE( var )
3966       ALLOCATE( var(js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
3967!
3968!--    Transfer temporary copy back to original array
3969       var(js:je,is:ie) = var_tmp(js:je,is:ie)
3970
3971    END SUBROUTINE resize_array_2d_int32
3972   
3973!------------------------------------------------------------------------------!
3974! Description:
3975! ------------
3976!> Resize 8-bit 3D Integer array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
3977!------------------------------------------------------------------------------!
3978    SUBROUTINE resize_array_3d_int8( var, ks, ke, js, je, is, ie )
3979
3980       IMPLICIT NONE
3981
3982       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
3983       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
3984       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
3985       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
3986       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
3987       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
3988       
3989       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
3990       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
3991!
3992!--    Allocate temporary variable
3993       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
3994!
3995!--    Temporary copy of the variable
3996       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
3997!
3998!--    Resize the array
3999       DEALLOCATE( var )
4000       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4001!
4002!--    Transfer temporary copy back to original array
4003       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4004
4005    END SUBROUTINE resize_array_3d_int8
4006   
4007!------------------------------------------------------------------------------!
4008! Description:
4009! ------------
4010!> Resize 3D Real array: (:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4011!------------------------------------------------------------------------------!
4012    SUBROUTINE resize_array_3d_real( var, ks, ke, js, je, is, ie )
4013
4014       IMPLICIT NONE
4015
4016       INTEGER(iwp) ::  je !< upper index bound along y direction
4017       INTEGER(iwp) ::  js !< lower index bound along y direction
4018       INTEGER(iwp) ::  ie !< upper index bound along x direction
4019       INTEGER(iwp) ::  is !< lower index bound along x direction
4020       INTEGER(iwp) ::  ke !< upper bound of treated array in z-direction 
4021       INTEGER(iwp) ::  ks !< lower bound of treated array in z-direction 
4022       
4023       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4024       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4025!
4026!--    Allocate temporary variable
4027       ALLOCATE( var_tmp(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4028!
4029!--    Temporary copy of the variable
4030       var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie) = var(ks:ke,js:je,is:ie)
4031!
4032!--    Resize the array
4033       DEALLOCATE( var )
4034       ALLOCATE( var(ks:ke,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4035!
4036!--    Transfer temporary copy back to original array
4037       var(ks:ke,js:je,is:ie) = var_tmp(ks:ke,js:je,is:ie)
4038
4039    END SUBROUTINE resize_array_3d_real
4040   
4041!------------------------------------------------------------------------------!
4042! Description:
4043! ------------
4044!> Resize 4D Real array: (:,:,nys:nyn,nxl:nxr) -> (:,nysg:nyng,nxlg:nxrg)
4045!------------------------------------------------------------------------------!
4046    SUBROUTINE resize_array_4d_real( var, k1s, k1e, k2s, k2e, js, je, is, ie )
4047
4048       IMPLICIT NONE
4049       
4050       INTEGER(iwp) ::  je  !< upper index bound along y direction
4051       INTEGER(iwp) ::  js  !< lower index bound along y direction
4052       INTEGER(iwp) ::  ie  !< upper index bound along x direction
4053       INTEGER(iwp) ::  is  !< lower index bound along x direction
4054       INTEGER(iwp) ::  k1e !< upper bound of treated array in z-direction 
4055       INTEGER(iwp) ::  k1s !< lower bound of treated array in z-direction
4056       INTEGER(iwp) ::  k2e !< upper bound of treated array along parameter space 
4057       INTEGER(iwp) ::  k2s !< lower bound of treated array along parameter space 
4058       
4059       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var     !< treated variable
4060       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  var_tmp !< temporary copy
4061!
4062!--    Allocate temporary variable
4063       ALLOCATE( var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4064!
4065!--    Temporary copy of the variable
4066       var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4067!
4068!--    Resize the array
4069       DEALLOCATE( var )
4070       ALLOCATE( var(k1s:k1e,k2s:k2e,js-nbgp:je+nbgp,is-nbgp:ie+nbgp) )
4071!
4072!--    Transfer temporary copy back to original array
4073       var(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie) = var_tmp(k1s:k1e,k2s:k2e,js:je,is:ie)
4074
4075    END SUBROUTINE resize_array_4d_real
4076
4077!------------------------------------------------------------------------------!
4078! Description:
4079! ------------
4080!> Checks if a given variables is on file
4081!------------------------------------------------------------------------------!
4082    FUNCTION check_existence( vars_in_file, var_name )
4083
4084       IMPLICIT NONE
4085
4086       CHARACTER(LEN=*) ::  var_name                   !< variable to be checked
4087       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:) ::  vars_in_file !< list of variables in file
4088
4089       INTEGER(iwp) ::  i                              !< loop variable
4090
4091       LOGICAL ::  check_existence                     !< flag indicating whether a variable exist or not - actual return value
4092
4093       i = 1
4094       check_existence = .FALSE.
4095       DO  WHILE ( i <= SIZE( vars_in_file ) )
4096          check_existence = TRIM( vars_in_file(i) ) == TRIM( var_name )  .OR.  &
4097                            check_existence
4098          i = i + 1
4099       ENDDO
4100
4101       RETURN
4102
4103    END FUNCTION check_existence
4104
4105
4106!------------------------------------------------------------------------------!
4107! Description:
4108! ------------
4109!> Closes an existing netCDF file.
4110!------------------------------------------------------------------------------!
4111    SUBROUTINE close_input_file( id )
4112#if defined( __netcdf )
4113
4114       USE pegrid
4115
4116       IMPLICIT NONE
4117
4118       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)        ::  id        !< file id
4119
4120       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
4121       CALL handle_error( 'close', 540 )
4122#endif
4123    END SUBROUTINE close_input_file
4124
4125!------------------------------------------------------------------------------!
4126! Description:
4127! ------------
4128!> Opens an existing netCDF file for reading only and returns its id.
4129!------------------------------------------------------------------------------!
4130    SUBROUTINE open_read_file( filename, id )
4131#if defined( __netcdf )
4132
4133       USE pegrid
4134
4135       IMPLICIT NONE
4136
4137       CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN) ::  filename  !< filename
4138       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT)   ::  id        !< file id
4139
4140#if defined( __netcdf4_parallel )
4141!
4142!--    If __netcdf4_parallel is defined, parrallel NetCDF will be used.
4143       nc_stat = NF90_OPEN( filename, IOR( NF90_NOWRITE, NF90_MPIIO ), id,     &
4144                            COMM = comm2d, INFO = MPI_INFO_NULL )
4145!
4146!--    In case the previous open call fails, check for possible Netcdf 3 file,
4147!--    and open it. However, this case, disable parallel access.
4148       IF( nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN
4149          nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4150          collective_read = .FALSE.
4151       ELSE
4152#if defined( __nec )
4153          collective_read = .FALSE.   ! collective read causes hang situations on NEC Aurora
4154#else
4155          collective_read = .TRUE.
4156#endif
4157       ENDIF
4158#else
4159!
4160!--    All MPI processes open the file and read it (but not in parallel).
4161       nc_stat = NF90_OPEN( filename, NF90_NOWRITE, id )
4162#endif
4163
4164       CALL handle_error( 'open_read_file', 539 )
4165
4166#endif
4167    END SUBROUTINE open_read_file
4168
4169!------------------------------------------------------------------------------!
4170! Description:
4171! ------------
4172!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (32-bit)
4173!------------------------------------------------------------------------------!
4174     SUBROUTINE get_attribute_int32( id, attribute_name, value, global,        &
4175                                     variable_name )
4176
4177       USE pegrid
4178
4179       IMPLICIT NONE
4180
4181       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4182       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4183
4184       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4185       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4186       INTEGER(iwp), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4187
4188       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4189#if defined( __netcdf )
4190
4191!
4192!--    Read global attribute
4193       IF ( global )  THEN
4194          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4195          CALL handle_error( 'get_attribute_int32 global', 522, attribute_name )
4196!
4197!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4198!--    variable id
4199       ELSE
4200          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4201          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4202          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4203          CALL handle_error( 'get_attribute_int32', 522, attribute_name )
4204       ENDIF
4205#endif
4206    END SUBROUTINE get_attribute_int32
4207
4208!------------------------------------------------------------------------------!
4209! Description:
4210! ------------
4211!> Reads global or variable-related attributes of type INTEGER (8-bit)
4212!------------------------------------------------------------------------------!
4213     SUBROUTINE get_attribute_int8( id, attribute_name, value, global,         &
4214                                    variable_name )
4215
4216       USE pegrid
4217
4218       IMPLICIT NONE
4219
4220       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4221       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4222
4223       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4224       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4225       INTEGER(KIND=1), INTENT(INOUT) ::  value         !< read value
4226
4227       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4228#if defined( __netcdf )
4229
4230!
4231!--    Read global attribute
4232       IF ( global )  THEN
4233          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4234          CALL handle_error( 'get_attribute_int8 global', 523, attribute_name )
4235!
4236!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4237!--    variable id
4238       ELSE
4239          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4240          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
4241          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4242          CALL handle_error( 'get_attribute_int8', 523, attribute_name )
4243       ENDIF
4244#endif
4245    END SUBROUTINE get_attribute_int8
4246
4247!------------------------------------------------------------------------------!
4248! Description:
4249! ------------
4250!> Reads global or variable-related attributes of type REAL
4251!------------------------------------------------------------------------------!
4252     SUBROUTINE get_attribute_real( id, attribute_name, value, global,         &
4253                                    variable_name )
4254
4255       USE pegrid
4256
4257       IMPLICIT NONE
4258
4259       CHARACTER(LEN=*)            ::  attribute_name   !< attribute name
4260       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL  ::  variable_name    !< variable name
4261
4262       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4263       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4264
4265       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4266
4267       REAL(wp), INTENT(INOUT)     ::  value            !< read value
4268#if defined( __netcdf )
4269
4270
4271!
4272!-- Read global attribute
4273       IF ( global )  THEN
4274          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4275          CALL handle_error( 'get_attribute_real global', 524, attribute_name )
4276!
4277!-- Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4278!-- variable id
4279       ELSE
4280          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4281          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
4282          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4283          CALL handle_error( 'get_attribute_real', 524, attribute_name )
4284       ENDIF
4285#endif
4286    END SUBROUTINE get_attribute_real
4287
4288!------------------------------------------------------------------------------!
4289! Description:
4290! ------------
4291!> Reads global or variable-related attributes of type CHARACTER
4292!> Remark: reading attributes of type NF_STRING return an error code 56 -
4293!> Attempt to convert between text & numbers.
4294!------------------------------------------------------------------------------!
4295     SUBROUTINE get_attribute_string( id, attribute_name, value, global,       &
4296                                      variable_name, no_abort )
4297
4298       USE pegrid
4299
4300       IMPLICIT NONE
4301
4302       CHARACTER(LEN=*)                ::  attribute_name   !< attribute name
4303       CHARACTER(LEN=*), OPTIONAL      ::  variable_name    !< variable name
4304       CHARACTER(LEN=*), INTENT(INOUT) ::  value            !< read value
4305
4306       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4307       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< variable id
4308
4309       LOGICAL ::  check_error                          !< flag indicating if handle_error shall be checked
4310       LOGICAL, INTENT(IN) ::  global                   !< flag indicating global attribute
4311       LOGICAL, INTENT(IN), OPTIONAL ::  no_abort       !< flag indicating if errors should be checked
4312#if defined( __netcdf )
4313
4314       IF ( PRESENT( no_abort ) )  THEN
4315          check_error = no_abort
4316       ELSE
4317          check_error = .TRUE.
4318       ENDIF
4319!
4320!--    Read global attribute
4321       IF ( global )  THEN
4322          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, NF90_GLOBAL, TRIM( attribute_name ), value )
4323          IF ( check_error)  CALL handle_error( 'get_attribute_string global', 525, attribute_name )
4324!
4325!--    Read attributes referring to a single variable. Therefore, first inquire
4326!--    variable id
4327       ELSE
4328          nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4329          IF ( check_error)  CALL handle_error( 'get_attribute_string', 525, attribute_name )
4330
4331          nc_stat = NF90_GET_ATT( id, id_var, TRIM( attribute_name ), value )
4332          IF ( check_error)  CALL handle_error( 'get_attribute_string',525, attribute_name )
4333
4334       ENDIF
4335#endif
4336    END SUBROUTINE get_attribute_string
4337
4338
4339
4340!------------------------------------------------------------------------------!
4341! Description:
4342! ------------
4343!> Get dimension array for a given dimension
4344!------------------------------------------------------------------------------!
4345     SUBROUTINE get_dimension_length( id, dim_len, variable_name )
4346       USE pegrid
4347
4348       IMPLICIT NONE
4349
4350       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< dimension name
4351       CHARACTER(LEN=100)          ::  dum              !< dummy variable to receive return character
4352
4353       INTEGER(iwp)                ::  dim_len          !< dimension size
4354       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4355       INTEGER(iwp)                ::  id_dim           !< dimension id
4356
4357#if defined( __netcdf )
4358!
4359!--    First, inquire dimension ID
4360       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, TRIM( variable_name ), id_dim )
4361       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
4362!
4363!--    Inquire dimension length
4364       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, dum, LEN = dim_len )
4365       CALL handle_error( 'get_dimension_length', 526, variable_name )
4366
4367#endif
4368    END SUBROUTINE get_dimension_length
4369
4370!------------------------------------------------------------------------------!
4371! Description:
4372! ------------
4373!> Routine for reading-in a character string from the chem emissions netcdf
4374!> input file. 
4375!------------------------------------------------------------------------------!
4376
4377    SUBROUTINE get_variable_string( id, variable_name, var_string, names_number )
4378#if defined( __netcdf )
4379
4380       USE indices
4381       USE pegrid
4382
4383       IMPLICIT NONE
4384
4385       CHARACTER (LEN=25), ALLOCATABLE, DIMENSION(:), INTENT(INOUT)  :: var_string
4386
4387       CHARACTER(LEN=*)                                              :: variable_name          !> variable name
4388
4389       CHARACTER (LEN=1), ALLOCATABLE, DIMENSION(:,:)                :: tmp_var_string         !> variable to be read
4390
4391
4392       INTEGER(iwp), INTENT(IN)                                      :: id                     !> file id
4393
4394       INTEGER(iwp), INTENT(IN)                                      :: names_number           !> number of names
4395
4396       INTEGER(iwp)                                                  :: id_var                 !> variable id
4397
4398       INTEGER(iwp)                                                  :: i,j                    !> index to go through the length of the dimensions
4399
4400       INTEGER(iwp)                                                  :: max_string_length=25   !> this is both the maximum length of a name, but also 
4401                                                                                            ! the number of the components of the first dimensions
4402                                                                                            ! (rows)
4403
4404
4405       ALLOCATE(tmp_var_string(max_string_length,names_number))
4406
4407       ALLOCATE(var_string(names_number))
4408
4409    !-- Inquire variable id
4410       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4411
4412
4413    !-- Get variable
4414    !-- Start cycle over the emission species
4415       DO i = 1, names_number
4416       !-- read the first letter of each component
4417          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var_string(i), start = (/ 1,i /), &
4418                                 count = (/ 1,1 /) )
4419          CALL handle_error( 'get_variable_string', 701 )
4420
4421       !-- Start cycle over charachters
4422          DO j = 1, max_string_length
4423                       
4424          !-- read the rest of the components of the name
4425             nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp_var_string(j,i), start = (/ j,i /),&
4426                                     count = (/ 1,1 /) )
4427             CALL handle_error( 'get_variable_string', 702 )
4428
4429             IF ( iachar(tmp_var_string(j,i) ) == 0 ) THEN
4430                  tmp_var_string(j,i)=''
4431             ENDIF
4432
4433             IF ( j>1 ) THEN
4434             !-- Concatenate first letter of the name and the others
4435                var_string(i)=TRIM(var_string(i)) // TRIM(tmp_var_string(j,i))
4436
4437             ENDIF
4438          ENDDO
4439       ENDDO
4440
4441#endif
4442    END SUBROUTINE get_variable_string
4443
4444
4445!
4446!------------------------------------------------------------------------------!
4447! Description:
4448! ------------
4449!> Generalized routine for reading strings from a netCDF variable
4450!> to replace existing get_variable_string ( )
4451!>
4452!> Improvements:
4453!>   - Expanded string size limit from 25 to 512
4454!>   - No longer removes spaces between text magically (this seems to have
4455!>     been aimed at a very specific application, but I don't know what)
4456!>   - Simplified implementation
4457!>
4458!> Caveats:
4459!>   - Somehow I could not get the subroutine to work with str_array(:,:)
4460!>     so I reverted to a hard-coded str_array(:,512), hopefully large enough
4461!>     for most general applications.  This also means the character variable
4462!>     used for str_array must be of size (:,512)
4463!>     (ecc 20200128)   
4464!------------------------------------------------------------------------------!
4465
4466 SUBROUTINE get_variable_string_generic ( id, var_name, str_array, num_str, str_len )
4467
4468    IMPLICIT NONE
4469
4470    CHARACTER(LEN=*),                INTENT(IN)    :: var_name       !> netCDF variable name
4471    CHARACTER(LEN=512), ALLOCATABLE, INTENT(INOUT) :: str_array(:)   !> output string array
4472
4473    INTEGER(iwp)              :: buf_len   !> string buffer size
4474    INTEGER(iwp)              :: id_var    !> netCDF variable ID
4475    INTEGER(iwp)              :: k         !> generic counter
4476
4477    INTEGER(iwp), INTENT(IN)  :: id        !> netCDF file ID
4478    INTEGER(iwp), INTENT(IN)  :: num_str   !> number of string elements in array
4479    INTEGER(iwp), INTENT(IN)  :: str_len   !> size of each string element
4480
4481#if defined( __netcdf )
4482
4483!
4484!-- set buffer length to up to hard-coded string size
4485
4486    buf_len = MIN( ABS(str_len), 512 )
4487
4488!
4489!-- allocate necessary memories for string variables
4490
4491    ALLOCATE(str_array(num_str))
4492!
4493!-- get variable id
4494
4495    nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM(var_name), id_var )
4496!
4497!-- extract string variables
4498
4499    DO k = 1, num_str
4500       str_array(k) = ''
4501       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, str_array(k),  &
4502                      start = (/ 1, k /), count = (/ buf_len, 1 /)  )
4503       CALL handle_error ( 'get_variable_string_generic', 702 )
4504    ENDDO
4505
4506#endif
4507
4508 END SUBROUTINE get_variable_string_generic
4509
4510
4511!------------------------------------------------------------------------------!
4512! Description:
4513! ------------
4514!> Reads a character variable in a 1D array
4515!------------------------------------------------------------------------------!
4516     SUBROUTINE get_variable_1d_char( id, variable_name, var )
4517
4518       USE pegrid
4519
4520       IMPLICIT NONE
4521
4522       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name          !< variable name
4523       CHARACTER(LEN=*), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4524
4525       INTEGER(iwp)                ::  i                !< running index over variable dimension
4526       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4527       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4528       
4529       INTEGER(iwp), DIMENSION(2)  ::  dimid            !< dimension IDs
4530       INTEGER(iwp), DIMENSION(2)  ::  dimsize          !< dimension size
4531
4532#if defined( __netcdf )
4533
4534!
4535!--    First, inquire variable ID
4536       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4537       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4538!
4539!--    Inquire dimension IDs
4540       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, dimids = dimid(1:2) )
4541       CALL handle_error( 'get_variable_1d_char', 527, variable_name )
4542!
4543!--    Read dimesnion length
4544       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, dimid(1), LEN = dimsize(1) )
4545       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, dimid(2), LEN = dimsize(2) )
4546       
4547!
4548!--    Read character array. Note, each element is read individually, in order
4549!--    to better separate single strings.
4550       DO  i = 1, dimsize(2)
4551          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var(i),                          &
4552                                  start = (/ 1, i /),                          &
4553                                  count = (/ dimsize(1), 1 /) )
4554          CALL handle_error( 'get_variable_1d_char', 527, variable_name )
4555       ENDDO     
4556                         
4557#endif
4558    END SUBROUTINE get_variable_1d_char
4559
4560   
4561!------------------------------------------------------------------------------!
4562! Description:
4563! ------------
4564!> Reads a 1D integer variable from file.
4565!------------------------------------------------------------------------------!
4566     SUBROUTINE get_variable_1d_int( id, variable_name, var )
4567
4568       USE pegrid
4569
4570       IMPLICIT NONE
4571
4572       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4573
4574       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4575       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4576
4577       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4578#if defined( __netcdf )
4579
4580!
4581!--    First, inquire variable ID
4582       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4583       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4584!
4585!--    Inquire dimension length
4586       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4587       CALL handle_error( 'get_variable_1d_int', 527, variable_name )
4588
4589#endif
4590    END SUBROUTINE get_variable_1d_int
4591
4592!------------------------------------------------------------------------------!
4593! Description:
4594! ------------
4595!> Reads a 1D float variable from file.
4596!------------------------------------------------------------------------------!
4597     SUBROUTINE get_variable_1d_real( id, variable_name, var )
4598
4599       USE pegrid
4600
4601       IMPLICIT NONE
4602
4603       CHARACTER(LEN=*)            ::  variable_name    !< variable name
4604
4605       INTEGER(iwp), INTENT(IN)    ::  id               !< file id
4606       INTEGER(iwp)                ::  id_var           !< dimension id
4607
4608       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var    !< variable to be read
4609#if defined( __netcdf )
4610
4611!
4612!--    First, inquire variable ID
4613       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4614       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
4615!
4616!--    Inquire dimension length
4617       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var )
4618       CALL handle_error( 'get_variable_1d_real', 528, variable_name )
4619
4620#endif
4621    END SUBROUTINE get_variable_1d_real
4622
4623
4624!------------------------------------------------------------------------------!
4625! Description:
4626! ------------
4627!> Reads a time-dependent 1D float variable from file.
4628!------------------------------------------------------------------------------!
4629    SUBROUTINE get_variable_pr( id, variable_name, t, var )
4630#if defined( __netcdf )
4631
4632       USE pegrid
4633
4634       IMPLICIT NONE
4635
4636       CHARACTER(LEN=*)                      ::  variable_name    !< variable name
4637
4638       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  id               !< file id
4639       INTEGER(iwp), DIMENSION(1:2)          ::  id_dim           !< dimension ids
4640       INTEGER(iwp)                          ::  id_var           !< dimension id
4641       INTEGER(iwp)                          ::  n_file           !< number of data-points in file along z dimension
4642       INTEGER(iwp), INTENT(IN)              ::  t                !< timestep number
4643
4644       REAL(wp), DIMENSION(:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4645
4646!
4647!--    First, inquire variable ID
4648       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4649!
4650!--    Inquire dimension size of vertical dimension
4651       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4652       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(1), LEN = n_file )
4653!
4654!--    Read variable.
4655       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, var,                                &
4656                               start = (/ 1,      t     /),                    &
4657                               count = (/ n_file, 1     /) )
4658       CALL handle_error( 'get_variable_pr', 529, variable_name )
4659
4660#endif
4661    END SUBROUTINE get_variable_pr
4662
4663
4664!------------------------------------------------------------------------------!
4665! Description:
4666! ------------
4667!> Reads a per-surface pars variable from file. Because all surfaces are stored
4668!> as flat 1-D array, each PE has to scan the data and find the surface indices
4669!> belonging to its subdomain. During this scan, it also builds a necessary
4670!> (j,i) index.
4671!------------------------------------------------------------------------------!
4672    SUBROUTINE get_variable_surf( id, variable_name, surf )
4673#if defined( __netcdf )
4674
4675       USE pegrid
4676
4677       USE indices,                                            &
4678           ONLY:  nxl, nxr, nys, nyn
4679
4680       USE control_parameters,                                 &
4681           ONLY: dz, message_string
4682
4683       USE grid_variables,                                     &
4684           ONLY: dx, dy
4685       
4686       USE basic_constants_and_equations_mod,                  &
4687           ONLY: pi
4688
4689       IMPLICIT NONE
4690
4691       INTEGER, PARAMETER ::  nsurf_pars_read = 1024**2 !< read buffer size
4692
4693       CHARACTER(LEN=*)                          ::  variable_name !< variable name
4694
4695       INTEGER(iwp), DIMENSION(6)                ::  coords        !< integer coordinates of surface
4696       INTEGER(iwp)                              ::  i, j
4697       INTEGER(iwp)                              ::  isurf         !< netcdf surface index
4698       INTEGER(iwp)                              ::  is            !< local surface index
4699       INTEGER(iwp), INTENT(IN)                  ::  id            !< file id
4700       INTEGER(iwp), DIMENSION(2)                ::  id_dim        !< dimension ids
4701       INTEGER(iwp)                              ::  id_var        !< variable id
4702       INTEGER(iwp)                              ::  id_zs         !< zs variable id
4703       INTEGER(iwp)                              ::  id_ys         !< ys variable id
4704       INTEGER(iwp)                              ::  id_xs         !< xs variable id
4705       INTEGER(iwp)                              ::  id_zenith     !< zeith variable id
4706       INTEGER(iwp)                              ::  id_azimuth    !< azimuth variable id
4707       INTEGER(iwp)                              ::  is0, isc      !< read surface start and count
4708       INTEGER(iwp)                              ::  nsurf         !< total number of surfaces in file
4709       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  nsurf_ji      !< numbers of surfaces by coords
4710
4711       TYPE(pars_surf)                           ::  surf          !< parameters variable to be loaded
4712       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE     ::  pars_read     !< read buffer
4713       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  zs, ys, xs    !< read buffer for zs(s), ys, xs
4714       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  zenith        !< read buffer for zenith(s)
4715       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       ::  azimuth       !< read buffer for azimuth(s)
4716       REAL(wp)                                  ::  oro_max_l     !< maximum terrain height under building
4717
4718!
4719!--    First, inquire variable ID
4720       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4721       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, 'zs',                  id_zs )
4722       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, 'ys',                  id_ys )
4723       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, 'xs',                  id_xs )
4724       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, 'zenith',              id_zenith )
4725       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, 'azimuth',             id_azimuth )
4726!
4727!--    Inquire dimension sizes
4728       nc_stat = NF90_INQUIRE_VARIABLE( id, id_var, DIMIDS = id_dim )
4729       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(1), LEN = nsurf )
4730       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim(2), LEN = surf%np )
4731
4732       ALLOCATE ( pars_read( nsurf_pars_read, surf%np ),        &
4733                  zs(nsurf_pars_read), ys(nsurf_pars_read),     &
4734                  xs(nsurf_pars_read), zenith(nsurf_pars_read), &
4735                  azimuth(nsurf_pars_read),                     &
4736                  nsurf_ji(nys:nyn, nxl:nxr) )
4737
4738       nsurf_ji(:,:) = 0
4739!
4740!--    Scan surface coordinates, count local
4741       is0 = 1
4742       DO
4743          isc = MIN(nsurf_pars_read, nsurf - is0 + 1)
4744          IF ( isc <= 0 )  EXIT
4745
4746          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_ys, ys,     &
4747                                  start = (/ is0 /), &
4748                                  count = (/ isc /) )
4749          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_xs, xs,     &
4750                                  start = (/ is0 /), &
4751                                  count = (/ isc /) )
4752          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_zenith, zenith,      &
4753                                  start = (/ is0 /), &
4754                                  count = (/ isc /) )
4755          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_azimuth, azimuth,    &
4756                                  start = (/ is0 /), &
4757                                  count = (/ isc /) )
4758          CALL handle_error( 'get_variable_surf', 682, 'azimuth' )
4759         
4760          DO  isurf = 1, isc
4761!
4762!--          Parse coordinates, detect if belongs to subdomain
4763             coords = transform_coords( xs(isurf), ys(isurf),         &
4764                                        zenith(isurf), azimuth(isurf) )
4765             IF ( coords(2) < nys  .OR.  coords(2) > nyn  .OR.  &
4766                  coords(3) < nxl  .OR.  coords(3) > nxr )  CYCLE
4767
4768             nsurf_ji(coords(2), coords(3)) = nsurf_ji(coords(2), coords(3)) + 1
4769          ENDDO
4770
4771          is0 = is0 + isc
4772       ENDDO
4773!
4774!--    Populate reverse index from surface counts
4775       ALLOCATE ( surf%index_ji( 2, nys:nyn, nxl:nxr ) )
4776
4777       isurf = 1
4778       DO  j = nys, nyn
4779          DO  i = nxl, nxr
4780             surf%index_ji(:,j,i) = (/ isurf, isurf + nsurf_ji(j,i) - 1 /)
4781             isurf = isurf + nsurf_ji(j,i)
4782          ENDDO
4783       ENDDO
4784
4785       surf%nsurf = isurf - 1
4786       ALLOCATE( surf%pars( 0:surf%np-1, surf%nsurf ), &
4787                 surf%coords( 6, surf%nsurf ) )
4788!
4789!--    Scan surfaces again, saving pars into allocated structures
4790       nsurf_ji(:,:) = 0
4791       is0 = 1
4792       DO
4793          isc = MIN(nsurf_pars_read, nsurf - is0 + 1)
4794          IF ( isc <= 0 )  EXIT
4795
4796          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, pars_read(1:isc, 1:surf%np), &
4797                                  start = (/ is0, 1       /),              &
4798                                  count = (/ isc, surf%np /) )
4799          CALL handle_error( 'get_variable_surf', 683, variable_name )
4800
4801          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_zs, zs,                           &
4802                                  start = (/ is0 /),                       &
4803                                  count = (/ isc /) )
4804          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_ys, ys,                           &
4805                                  start = (/ is0 /),                       &
4806                                  count = (/ isc /) )
4807          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_xs, xs,                           &
4808                                  start = (/ is0 /),                       &
4809                                  count = (/ isc /) )
4810          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_zenith, zenith,                   &
4811                                  start = (/ is0 /),                       &
4812                                  count = (/ isc /) )
4813          nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_azimuth, azimuth,                 &
4814                                  start = (/ is0 /),                       &
4815                                  count = (/ isc /) )
4816         
4817          DO  isurf = 1, isc
4818!
4819!--          Parse coordinates, detect if belongs to subdomain
4820             coords = transform_coords( xs(isurf), ys(isurf),         &
4821                                        zenith(isurf), azimuth(isurf) )
4822             IF ( coords(2) < nys  .OR.  coords(2) > nyn  .OR.  &
4823                  coords(3) < nxl  .OR.  coords(3) > nxr )  CYCLE
4824!
4825!--          Determine maximum terrain under building (base z-coordinate). Using
4826!--          normal vector to locate building inner coordinates.
4827             oro_max_l = buildings_f%oro_max(coords(2)-coords(5), coords(3)-coords(6))
4828             IF  ( oro_max_l == buildings_f%fill1 )  THEN
4829                WRITE( message_string, * ) 'Found building surface on '   // &
4830                   'non-building coordinates (xs, ys, zenith, azimuth): ',   &
4831                   xs(isurf), ys(isurf), zenith(isurf), azimuth(isurf)
4832                CALL message( 'get_variable_surf', 'PA0684', 2, 2, myid, 6, 0 ) 
4833             ENDIF
4834!
4835!--          Urban layer has no stretching, therefore using dz(1) instead of linear
4836!--          searching through zu/zw
4837             coords(1) = NINT((zs(isurf) + oro_max_l) / dz(1) +     &
4838                              0.5_wp + 0.5_wp * coords(4), KIND=iwp)
4839!
4840!--          Save surface entry
4841             is = surf%index_ji(1, coords(2), coords(3)) + nsurf_ji(coords(2), coords(3))
4842             surf%pars(:,is) = pars_read(isurf,:)
4843             surf%coords(:,is) = coords(:)
4844
4845             nsurf_ji(coords(2), coords(3)) = nsurf_ji(coords(2), coords(3)) + 1
4846          ENDDO
4847
4848          is0 = is0 + isc
4849       ENDDO
4850
4851       DEALLOCATE( pars_read, zs, ys, xs, zenith, azimuth, nsurf_ji )
4852
4853    CONTAINS
4854
4855       PURE FUNCTION transform_coords( x, y, zenith, azimuth )
4856
4857          REAL(wp), INTENT(in)       ::  x, y    !< surface centre coordinates in metres from origin
4858          REAL(wp), INTENT(in)       ::  zenith  !< surface normal zenith angle in degrees
4859          REAL(wp), INTENT(in)       ::  azimuth !< surface normal azimuth angle in degrees
4860
4861          INTEGER(iwp), DIMENSION(6) ::  transform_coords !< (k,j,i,norm_z,norm_y,norm_x)
4862
4863          transform_coords(4) = NINT(COS(zenith*pi/180._wp), KIND=iwp)
4864          IF ( transform_coords(4) == 0 )  THEN
4865             transform_coords(5) = NINT(COS(azimuth*pi/180._wp), KIND=iwp)
4866             transform_coords(6) = NINT(SIN(azimuth*pi/180._wp), KIND=iwp)
4867          ELSE
4868             transform_coords(5) = 0._wp
4869             transform_coords(6) = 0._wp
4870          ENDIF
4871
4872          transform_coords(1) = -999._wp ! not calculated here
4873          transform_coords(2) = NINT(y/dy - 0.5_wp + 0.5_wp*transform_coords(5), KIND=iwp)
4874          transform_coords(3) = NINT(x/dx - 0.5_wp + 0.5_wp*transform_coords(6), KIND=iwp)
4875
4876       END FUNCTION transform_coords
4877
4878#endif
4879    END SUBROUTINE get_variable_surf
4880
4881
4882!------------------------------------------------------------------------------!
4883! Description:
4884! ------------
4885!> Reads a 2D REAL variable from a file. Reading is done processor-wise,
4886!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4887!------------------------------------------------------------------------------!
4888    SUBROUTINE get_variable_2d_real( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4889
4890       USE indices
4891       USE pegrid
4892
4893       IMPLICIT NONE
4894
4895       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4896
4897       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4898       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4899       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4900       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4901       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4902       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4903       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4904       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4905       
4906       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp   !< temporary variable to read data from file according
4907                                                         !< to its reverse memory access
4908       REAL(wp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var   !< variable to be read
4909#if defined( __netcdf )
4910!
4911!--    Inquire variable id
4912       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4913!
4914!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4915!--    required.
4916       IF ( collective_read )  THEN
4917#if defined( __netcdf4_parallel )
4918          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4919#endif
4920       ENDIF
4921
4922!
4923!-- Allocate temporary variable according to memory access on file.
4924       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4925!
4926!-- Get variable
4927       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,            &
4928                      start = (/ is+1,      js+1 /),       &
4929                      count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4930          CALL handle_error( 'get_variable_2d_real', 530, variable_name )
4931!
4932!-- Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4933          DO  i = is, ie
4934             DO  j = js, je
4935                var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4936             ENDDO
4937          ENDDO
4938       
4939          DEALLOCATE( tmp )
4940
4941#endif
4942    END SUBROUTINE get_variable_2d_real
4943
4944!------------------------------------------------------------------------------!
4945! Description:
4946! ------------
4947!> Reads a 2D 32-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
4948!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
4949!------------------------------------------------------------------------------!
4950    SUBROUTINE get_variable_2d_int32( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
4951
4952       USE indices
4953       USE pegrid
4954
4955       IMPLICIT NONE
4956
4957       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
4958
4959       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
4960       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
4961       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
4962       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
4963       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
4964       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
4965       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
4966       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
4967       
4968       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
4969                                                            !< to its reverse memory access
4970       INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
4971#if defined( __netcdf )
4972!
4973!--    Inquire variable id
4974       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
4975!
4976!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
4977!--    required.
4978       IF ( collective_read )  THEN
4979#if defined( __netcdf4_parallel )       
4980          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
4981#endif
4982       ENDIF
4983!
4984!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
4985       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
4986!
4987!--    Get variable
4988       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
4989                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
4990                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
4991                               
4992       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int32', 531, variable_name )                             
4993!
4994!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
4995       DO  i = is, ie
4996          DO  j = js, je
4997             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
4998          ENDDO
4999       ENDDO
5000       
5001       DEALLOCATE( tmp )
5002
5003#endif
5004    END SUBROUTINE get_variable_2d_int32
5005
5006!------------------------------------------------------------------------------!
5007! Description:
5008! ------------
5009!> Reads a 2D 8-bit INTEGER variable from file. Reading is done processor-wise,
5010!> i.e. each core reads its own domain in slices along x.
5011!------------------------------------------------------------------------------!
5012    SUBROUTINE get_variable_2d_int8( id, variable_name, var, is, ie, js, je )
5013
5014       USE indices
5015       USE pegrid
5016
5017       IMPLICIT NONE
5018
5019       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
5020
5021       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< running index along x direction
5022       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
5023       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
5024       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
5025       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
5026       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< running index along y direction
5027       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
5028       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
5029       
5030       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
5031                                                               !< to its reverse memory access
5032       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
5033#if defined( __netcdf )
5034!
5035!--    Inquire variable id
5036       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
5037!
5038!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
5039!--    required.
5040       IF ( collective_read )  THEN
5041#if defined( __netcdf4_parallel )       
5042          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
5043#endif         
5044       ENDIF
5045!
5046!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
5047       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je) )
5048!
5049!--    Get variable
5050       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
5051                               start = (/ is+1,      js+1 /),                  &
5052                               count = (/ ie-is + 1, je-js+1 /) )   
5053                               
5054       CALL handle_error( 'get_variable_2d_int8', 532, variable_name )
5055!
5056!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
5057       DO  i = is, ie
5058          DO  j = js, je
5059             var(j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j)
5060          ENDDO
5061       ENDDO
5062       
5063       DEALLOCATE( tmp )
5064
5065#endif
5066    END SUBROUTINE get_variable_2d_int8
5067
5068
5069!------------------------------------------------------------------------------!
5070! Description:
5071! ------------
5072!> Reads a 3D 8-bit INTEGER variable from file.
5073!------------------------------------------------------------------------------!
5074    SUBROUTINE get_variable_3d_int8( id, variable_name, var, is, ie, js, je,   &
5075                                     ks, ke )
5076
5077       USE indices
5078       USE pegrid
5079
5080       IMPLICIT NONE
5081
5082       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
5083
5084       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< index along x direction
5085       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
5086       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
5087       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
5088       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
5089       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< index along y direction
5090       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
5091       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
5092       INTEGER(iwp)                  ::  k               !< index along any 3rd dimension
5093       INTEGER(iwp)                  ::  ke              !< start index of 3rd dimension
5094       INTEGER(iwp)                  ::  ks              !< end index of 3rd dimension
5095
5096       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::  tmp  !< temporary variable to read data from file according
5097                                                                 !< to its reverse memory access
5098
5099       INTEGER(KIND=1), DIMENSION(:,:,:), INTENT(INOUT) ::  var  !< variable to be read
5100#if defined( __netcdf )
5101
5102!
5103!--    Inquire variable id
5104       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, TRIM( variable_name ), id_var )
5105!
5106!--    Check for collective read-operation and set respective NetCDF flags if
5107!--    required.
5108       IF ( collective_read )  THEN
5109#if defined( __netcdf4_parallel )
5110          nc_stat = NF90_VAR_PAR_ACCESS (id, id_var, NF90_COLLECTIVE)
5111#endif
5112       ENDIF
5113!
5114!--    Allocate temporary variable according to memory access on file.
5115       ALLOCATE( tmp(is:ie,js:je,ks:ke) )
5116!
5117!--    Get variable
5118       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, tmp,                                &
5119                               start = (/ is+1,    js+1,    ks+1 /),           &
5120                               count = (/ ie-is+1, je-js+1, ke-ks+1 /) )
5121
5122       CALL handle_error( 'get_variable_3d_int8', 533, variable_name )
5123!
5124!--    Resort data. Please note, dimension subscripts of var all start at 1.
5125       DO  i = is, ie
5126          DO  j = js, je
5127             DO  k = ks, ke
5128                var(k-ks+1,j-js+1,i-is+1) = tmp(i,j,k)
5129             ENDDO
5130          ENDDO
5131       ENDDO
5132
5133       DEALLOCATE( tmp )
5134
5135#endif
5136    END SUBROUTINE get_variable_3d_int8
5137
5138
5139!------------------------------------------------------------------------------!
5140! Description:
5141! ------------
5142!> Reads a 3D float variable from file.
5143!------------------------------------------------------------------------------!
5144    SUBROUTINE get_variable_3d_real( id, variable_name, var, is, ie, js, je,   &
5145                                     ks, ke )
5146
5147       USE indices
5148       USE pegrid
5149
5150       IMPLICIT NONE
5151
5152       CHARACTER(LEN=*)              ::  variable_name   !< variable name
5153
5154       INTEGER(iwp)                  ::  i               !< index along x direction
5155       INTEGER(iwp)                  ::  ie              !< start index for subdomain input along x direction
5156       INTEGER(iwp)                  ::  is              !< end index for subdomain input along x direction
5157       INTEGER(iwp), INTENT(IN)      ::  id              !< file id
5158       INTEGER(iwp)                  ::  id_var          !< variable id
5159       INTEGER(iwp)                  ::  j               !< index along y direction
5160       INTEGER(iwp)                  ::  je              !< start index for subdomain input along y direction
5161       INTEGER(iwp)                  ::  js              !< end index for subdomain input along y direction
5162       INTEGER(iwp)                  ::  k               !< index along any 3rd dimension
5163       INTEGER(iwp)                  ::  ke              !< start index of 3rd dimension
5164       INTEGER(iwp)                  ::  ks              !< end index of 3rd dimension
5165
5166       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE   ::