source: palm/trunk/SOURCE/radiation_model_mod.f90 @ 2609

Last change on this file since 2609 was 2604, checked in by schwenkel, 7 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 149.4 KB
Line 
1!> @file radiation_model_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of PALM.
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 1997-2017 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: radiation_model_mod.f90 2604 2017-11-06 13:29:00Z schwenkel $
27! bugfix for calculation of effective radius using morrison microphysics
28!
29! 2601 2017-11-02 16:22:46Z scharf
30! added emissivity to namelist
31!
32! 2575 2017-10-24 09:57:58Z maronga
33! Bugfix: calculation of shortwave and longwave albedos for RRTMG swapped
34!
35! 2547 2017-10-16 12:41:56Z schwenkel
36! extended by cloud_droplets option, minor bugfix and correct calculation of
37! cloud droplet number concentration
38!
39! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
40! Moved date and time quantitis to separate module date_and_time_mod
41!
42! 2512 2017-10-04 08:26:59Z raasch
43! upper bounds of cross section and 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
44! no output of ghost layer data
45!
46! 2504 2017-09-27 10:36:13Z maronga
47! Updates pavement types and albedo parameters
48!
49! 2328 2017-08-03 12:34:22Z maronga
50! Emissivity can now be set individually for each pixel.
51! Albedo type can be inferred from land surface model.
52! Added default albedo type for bare soil
53!
54! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
55! Get topography top index via Function call
56!
57! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
58! Improved syntax layout
59!
60! 2298 2017-06-29 09:28:18Z raasch
61! type of write_binary changed from CHARACTER to LOGICAL
62!
63! 2296 2017-06-28 07:53:56Z maronga
64! Added output of rad_sw_out for radiation_scheme = 'constant'
65!
66! 2270 2017-06-09 12:18:47Z maronga
67! Numbering changed (2 timeseries removed)
68!
69! 2249 2017-06-06 13:58:01Z sward
70! Allow for RRTMG runs without humidity/cloud physics
71!
72! 2248 2017-06-06 13:52:54Z sward
73! Error no changed
74!
75! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
76!
77! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
78! Adjustments to new topography concept
79! Bugfix in read restart
80!
81! 2200 2017-04-11 11:37:51Z suehring
82! Bugfix in call of exchange_horiz_2d and read restart data
83!
84! 2163 2017-03-01 13:23:15Z schwenkel
85! Bugfix in radiation_check_data_output
86!
87! 2157 2017-02-22 15:10:35Z suehring
88! Bugfix in read_restart data
89!
90! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
91! Removed CALL of auxiliary SUBROUTINE get_usm_info,
92! flag urban_surface is now defined in module control_parameters.
93!
94! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
95! Added calculation of solar directional vector for new urban surface
96! model,
97! accounted for urban_surface model in radiation_check_parameters,
98! correction of comments for zenith angle.
99!
100! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
101! Forced header and separation lines into 80 columns
102!
103! 1976 2016-07-27 13:28:04Z maronga
104! Output of 2D/3D/masked data is now directly done within this module. The
105! radiation schemes have been simplified for better usability so that
106! rad_lw_in, rad_lw_out, rad_sw_in, and rad_sw_out are available independent of
107! the radiation code used.
108!
109! 1856 2016-04-13 12:56:17Z maronga
110! Bugfix: allocation of rad_lw_out for radiation_scheme = 'clear-sky'
111!
112! 1853 2016-04-11 09:00:35Z maronga
113! Added routine for radiation_scheme = constant.
114
115! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
116! Adapted for modularization of microphysics
117!
118! 1826 2016-04-07 12:01:39Z maronga
119! Further modularization.
120!
121! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
122! Added new albedo class for pavements / roads.
123!
124! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
125! palm-netcdf-module removed in order to avoid a circular module dependency,
126! netcdf-variables moved to netcdf-module, new routine netcdf_handle_error_rad
127! added
128!
129! 1757 2016-02-22 15:49:32Z maronga
130! Added parameter unscheduled_radiation_calls. Bugfix: interpolation of sounding
131! profiles for pressure and temperature above the LES domain.
132!
133! 1709 2015-11-04 14:47:01Z maronga
134! Bugfix: set initial value for rrtm_lwuflx_dt to zero, small formatting
135! corrections
136!
137! 1701 2015-11-02 07:43:04Z maronga
138! Bugfixes: wrong index for output of timeseries, setting of nz_snd_end
139!
140! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
141! Added option for spin-up runs without radiation (skip_time_do_radiation). Bugfix
142! in calculation of pressure profiles. Bugfix in calculation of trace gas profiles.
143! Added output of radiative heating rates.
144!
145! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
146! Code annotations made doxygen readable
147!
148! 1606 2015-06-29 10:43:37Z maronga
149! Added preprocessor directive __netcdf to allow for compiling without netCDF.
150! Note, however, that RRTMG cannot be used without netCDF.
151!
152! 1590 2015-05-08 13:56:27Z maronga
153! Bugfix: definition of character strings requires same length for all elements
154!
155! 1587 2015-05-04 14:19:01Z maronga
156! Added albedo class for snow
157!
158! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
159! Added support for RRTMG
160!
161! 1571 2015-03-12 16:12:49Z maronga
162! Added missing KIND attribute. Removed upper-case variable names
163!
164! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
165! Added support for data output. Various variables have been renamed. Added
166! interface for different radiation schemes (currently: clear-sky, constant, and
167! RRTM (not yet implemented).
168!
169! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
170! Initial revision
171!
172!
173! Description:
174! ------------
175!> Radiation models and interfaces
176!> @todo move variable definitions used in radiation_init only to the subroutine
177!>       as they are no longer required after initialization.
178!> @todo Output of full column vertical profiles used in RRTMG
179!> @todo Output of other rrtm arrays (such as volume mixing ratios)
180!> @todo Adapt for use with topography
181!>
182!> @note Many variables have a leading dummy dimension (0:0) in order to
183!>       match the assume-size shape expected by the RRTMG model.
184!------------------------------------------------------------------------------!
185 MODULE radiation_model_mod
186 
187    USE arrays_3d,                                                             &
188        ONLY:  dzw, hyp, nc, pt, q, ql, zu, zw
189
190    USE cloud_parameters,                                                      &
191        ONLY:  cp, l_d_cp, rho_l
192
193    USE constants,                                                             &
194        ONLY:  pi
195
196    USE control_parameters,                                                    &
197        ONLY:  cloud_droplets, cloud_physics, g, initializing_actions,         &
198               latitude, longitude, large_scale_forcing, lsf_surf,             &
199               microphysics_morrison, pt_surface, rho_surface,                 &
200               surface_pressure, time_since_reference_point
201
202    USE date_and_time_mod,                                                     &
203        ONLY:  calc_date_and_time, d_hours_day, d_seconds_hour, day_of_year,   &
204               time_utc
205
206    USE indices,                                                               &
207        ONLY:  nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
208
209    USE kinds
210
211    USE microphysics_mod,                                                      &
212        ONLY:  na_init, nc_const, sigma_gc
213
214#if defined ( __netcdf )
215    USE NETCDF
216#endif
217
218#if defined ( __rrtmg )
219    USE parrrsw,                                                               &
220        ONLY:  naerec, nbndsw
221
222    USE parrrtm,                                                               &
223        ONLY:  nbndlw
224
225    USE rrtmg_lw_init,                                                         &
226        ONLY:  rrtmg_lw_ini
227
228    USE rrtmg_sw_init,                                                         &
229        ONLY:  rrtmg_sw_ini
230
231    USE rrtmg_lw_rad,                                                          &
232        ONLY:  rrtmg_lw
233
234    USE rrtmg_sw_rad,                                                          &
235        ONLY:  rrtmg_sw
236#endif
237    USE surface_mod,                                                           &
238        ONLY:  get_topography_top_index
239
240    IMPLICIT NONE
241
242    CHARACTER(10) :: radiation_scheme = 'clear-sky' ! 'constant', 'clear-sky', or 'rrtmg'
243
244!
245!-- Predefined Land surface classes (albedo_type) after Briegleb (1992)
246    CHARACTER(37), DIMENSION(0:33), PARAMETER :: albedo_type_name = (/      &
247                                   'user defined                         ', & !  0
248                                   'ocean                                ', & !  1
249                                   'mixed farming, tall grassland        ', & !  2
250                                   'tall/medium grassland                ', & !  3
251                                   'evergreen shrubland                  ', & !  4
252                                   'short grassland/meadow/shrubland     ', & !  5
253                                   'evergreen needleleaf forest          ', & !  6
254                                   'mixed deciduous evergreen forest     ', & !  7
255                                   'deciduous forest                     ', & !  8
256                                   'tropical evergreen broadleaved forest', & !  9
257                                   'medium/tall grassland/woodland       ', & ! 10
258                                   'desert, sandy                        ', & ! 11
259                                   'desert, rocky                        ', & ! 12
260                                   'tundra                               ', & ! 13
261                                   'land ice                             ', & ! 14
262                                   'sea ice                              ', & ! 15
263                                   'snow                                 ', & ! 16
264                                   'bare soil                            ', & ! 17
265                                   'asphalt/concrete mix                 ', & ! 18
266                                   'asphalt (asphalt concrete)           ', & ! 19
267                                   'concrete (Portland concrete)         ', & ! 20
268                                   'sett                                 ', & ! 21
269                                   'paving stones                        ', & ! 22
270                                   'cobblestone                          ', & ! 23
271                                   'metal                                ', & ! 24
272                                   'wood                                 ', & ! 25
273                                   'gravel                               ', & ! 26
274                                   'fine gravel                          ', & ! 27
275                                   'pebblestone                          ', & ! 28
276                                   'woodchips                            ', & ! 29
277                                   'tartan (sports)                      ', & ! 30
278                                   'artifical turf (sports)              ', & ! 31
279                                   'clay (sports)                        ', & ! 32
280                                   'building (dummy)                     '  & ! 33
281                                                         /)
282
283
284    INTEGER(iwp) :: albedo_type  = 9999999, & !< Albedo surface type
285                    dots_rad     = 0          !< starting index for timeseries output
286
287    LOGICAL ::  unscheduled_radiation_calls = .TRUE., & !< flag parameter indicating whether additional calls of the radiation code are allowed
288                constant_albedo = .FALSE.,            & !< flag parameter indicating whether the albedo may change depending on zenith
289                force_radiation_call = .FALSE.,       & !< flag parameter for unscheduled radiation calls
290                lw_radiation = .TRUE.,                & !< flag parameter indicating whether longwave radiation shall be calculated
291                radiation = .FALSE.,                  & !< flag parameter indicating whether the radiation model is used
292                sun_up    = .TRUE.,                   & !< flag parameter indicating whether the sun is up or down
293                sw_radiation = .TRUE.,                 & !< flag parameter indicing whether shortwave radiation shall be calculated
294                sun_direction = .FALSE.                 !< flag parameter indicing whether solar direction shall be calculated
295
296
297    REAL(wp), PARAMETER :: sigma_sb       = 5.67037321E-8_wp,       & !< Stefan-Boltzmann constant
298                           solar_constant = 1368.0_wp                 !< solar constant at top of atmosphere
299
300    REAL(wp) :: albedo = 9999999.9_wp,           & !< NAMELIST alpha
301                albedo_lw_dif = 9999999.9_wp,    & !< NAMELIST aldif
302                albedo_lw_dir = 9999999.9_wp,    & !< NAMELIST aldir
303                albedo_sw_dif = 9999999.9_wp,    & !< NAMELIST asdif
304                albedo_sw_dir = 9999999.9_wp,    & !< NAMELIST asdir
305                decl_1,                          & !< declination coef. 1
306                decl_2,                          & !< declination coef. 2
307                decl_3,                          & !< declination coef. 3
308                dt_radiation = 0.0_wp,           & !< radiation model timestep
309                emissivity = 9999999.9_wp,       & !< NAMELIST surface emissivity
310                lon = 0.0_wp,                    & !< longitude in radians
311                lat = 0.0_wp,                    & !< latitude in radians
312                net_radiation = 0.0_wp,          & !< net radiation at surface
313                skip_time_do_radiation = 0.0_wp, & !< Radiation model is not called before this time
314                sky_trans,                       & !< sky transmissivity
315                time_radiation = 0.0_wp            !< time since last call of radiation code
316
317
318    REAL(wp), DIMENSION(0:0) ::  zenith,         & !< cosine of solar zenith angle
319                                 sun_dir_lat,    & !< solar directional vector in latitudes
320                                 sun_dir_lon       !< solar directional vector in longitudes
321
322    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: &
323                alpha,                       & !< surface broadband albedo (used for clear-sky scheme)
324                emis,                        & !< surface broadband emissivity
325                rad_lw_out_change_0,         & !< change in LW out due to change in surface temperature
326                rad_net,                     & !< net radiation at the surface
327                rad_net_av                     !< average of rad_net
328
329!
330!-- Land surface albedos for solar zenith angle of 60° after Briegleb (1992)     
331!-- (shortwave, longwave, broadband):   sw,      lw,      bb,
332    REAL(wp), DIMENSION(0:2,1:33), PARAMETER :: albedo_pars = RESHAPE( (/& 
333                                   0.06_wp, 0.06_wp, 0.06_wp,            & !  1
334                                   0.09_wp, 0.28_wp, 0.19_wp,            & !  2
335                                   0.11_wp, 0.33_wp, 0.23_wp,            & !  3
336                                   0.11_wp, 0.33_wp, 0.23_wp,            & !  4
337                                   0.14_wp, 0.34_wp, 0.25_wp,            & !  5
338                                   0.06_wp, 0.22_wp, 0.14_wp,            & !  6
339                                   0.06_wp, 0.27_wp, 0.17_wp,            & !  7
340                                   0.06_wp, 0.31_wp, 0.19_wp,            & !  8
341                                   0.06_wp, 0.22_wp, 0.14_wp,            & !  9
342                                   0.06_wp, 0.28_wp, 0.18_wp,            & ! 10
343                                   0.35_wp, 0.51_wp, 0.43_wp,            & ! 11
344                                   0.24_wp, 0.40_wp, 0.32_wp,            & ! 12
345                                   0.10_wp, 0.27_wp, 0.19_wp,            & ! 13
346                                   0.90_wp, 0.65_wp, 0.77_wp,            & ! 14
347                                   0.90_wp, 0.65_wp, 0.77_wp,            & ! 15
348                                   0.95_wp, 0.70_wp, 0.82_wp,            & ! 16
349                                   0.08_wp, 0.08_wp, 0.08_wp,            & ! 17
350                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 18
351                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 19
352                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 20
353                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 21
354                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 22
355                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 23
356                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 24
357                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 25
358                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 26
359                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 27
360                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 28
361                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 29
362                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 30
363                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 31
364                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp,            & ! 32
365                                   0.17_wp, 0.17_wp, 0.17_wp             & ! 33
366                                 /), (/ 3, 33 /) )
367
368    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
369                        rad_lw_cs_hr,                  & !< longwave clear sky radiation heating rate (K/s)
370                        rad_lw_cs_hr_av,               & !< average of rad_lw_cs_hr
371                        rad_lw_hr,                     & !< longwave radiation heating rate (K/s)
372                        rad_lw_hr_av,                  & !< average of rad_sw_hr
373                        rad_lw_in,                     & !< incoming longwave radiation (W/m2)
374                        rad_lw_in_av,                  & !< average of rad_lw_in
375                        rad_lw_out,                    & !< outgoing longwave radiation (W/m2)
376                        rad_lw_out_av,                 & !< average of rad_lw_out
377                        rad_sw_cs_hr,                  & !< shortwave clear sky radiation heating rate (K/s)
378                        rad_sw_cs_hr_av,               & !< average of rad_sw_cs_hr
379                        rad_sw_hr,                     & !< shortwave radiation heating rate (K/s)
380                        rad_sw_hr_av,                  & !< average of rad_sw_hr
381                        rad_sw_in,                     & !< incoming shortwave radiation (W/m2)
382                        rad_sw_in_av,                  & !< average of rad_sw_in
383                        rad_sw_out,                    & !< outgoing shortwave radiation (W/m2)
384                        rad_sw_out_av                    !< average of rad_sw_out
385
386
387!
388!-- Variables and parameters used in RRTMG only
389#if defined ( __rrtmg )
390    CHARACTER(LEN=12) :: rrtm_input_file = "RAD_SND_DATA" !< name of the NetCDF input file (sounding data)
391
392
393!
394!-- Flag parameters for RRTMGS (should not be changed)
395    INTEGER(iwp), PARAMETER :: rrtm_idrv     = 1, & !< flag for longwave upward flux calculation option (0,1)
396                               rrtm_inflglw  = 2, & !< flag for lw cloud optical properties (0,1,2)
397                               rrtm_iceflglw = 0, & !< flag for lw ice particle specifications (0,1,2,3)
398                               rrtm_liqflglw = 1, & !< flag for lw liquid droplet specifications
399                               rrtm_inflgsw  = 2, & !< flag for sw cloud optical properties (0,1,2)
400                               rrtm_iceflgsw = 0, & !< flag for sw ice particle specifications (0,1,2,3)
401                               rrtm_liqflgsw = 1    !< flag for sw liquid droplet specifications
402
403!
404!-- The following variables should be only changed with care, as this will
405!-- require further setting of some variables, which is currently not
406!-- implemented (aerosols, ice phase).
407    INTEGER(iwp) :: nzt_rad,           & !< upper vertical limit for radiation calculations
408                    rrtm_icld = 0,     & !< cloud flag (0: clear sky column, 1: cloudy column)
409                    rrtm_iaer = 0        !< aerosol option flag (0: no aerosol layers, for lw only: 6 (requires setting of rrtm_sw_ecaer), 10: one or more aerosol layers (not implemented)
410
411    INTEGER(iwp) :: nc_stat !< local variable for storin the result of netCDF calls for error message handling
412
413    LOGICAL :: snd_exists = .FALSE.      !< flag parameter to check whether a user-defined input files exists
414
415    REAL(wp), PARAMETER :: mol_mass_air_d_wv = 1.607793_wp !< molecular weight dry air / water vapor
416
417    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: hyp_snd,     & !< hypostatic pressure from sounding data (hPa)
418                                           q_snd,       & !< specific humidity from sounding data (kg/kg) - dummy at the moment
419                                           rrtm_tsfc,   & !< dummy array for storing surface temperature
420                                           t_snd          !< actual temperature from sounding data (hPa)
421
422    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: aldif,          & !< longwave diffuse albedo solar angle of 60°
423                                             aldir,          & !< longwave direct albedo solar angle of 60°
424                                             asdif,          & !< shortwave diffuse albedo solar angle of 60°
425                                             asdir,          & !< shortwave direct albedo solar angle of 60°
426                                             rrtm_ccl4vmr,   & !< CCL4 volume mixing ratio (g/mol)
427                                             rrtm_cfc11vmr,  & !< CFC11 volume mixing ratio (g/mol)
428                                             rrtm_cfc12vmr,  & !< CFC12 volume mixing ratio (g/mol)
429                                             rrtm_cfc22vmr,  & !< CFC22 volume mixing ratio (g/mol)
430                                             rrtm_ch4vmr,    & !< CH4 volume mixing ratio
431                                             rrtm_cicewp,    & !< in-cloud ice water path (g/m²)
432                                             rrtm_cldfr,     & !< cloud fraction (0,1)
433                                             rrtm_cliqwp,    & !< in-cloud liquid water path (g/m²)
434                                             rrtm_co2vmr,    & !< CO2 volume mixing ratio (g/mol)
435                                             rrtm_emis,      & !< surface emissivity (0-1)   
436                                             rrtm_h2ovmr,    & !< H2O volume mixing ratio
437                                             rrtm_n2ovmr,    & !< N2O volume mixing ratio
438                                             rrtm_o2vmr,     & !< O2 volume mixing ratio
439                                             rrtm_o3vmr,     & !< O3 volume mixing ratio
440                                             rrtm_play,      & !< pressure layers (hPa, zu-grid)
441                                             rrtm_plev,      & !< pressure layers (hPa, zw-grid)
442                                             rrtm_reice,     & !< cloud ice effective radius (microns)
443                                             rrtm_reliq,     & !< cloud water drop effective radius (microns)
444                                             rrtm_tlay,      & !< actual temperature (K, zu-grid)
445                                             rrtm_tlev,      & !< actual temperature (K, zw-grid)
446                                             rrtm_lwdflx,    & !< RRTM output of incoming longwave radiation flux (W/m2)
447                                             rrtm_lwdflxc,   & !< RRTM output of outgoing clear sky longwave radiation flux (W/m2)
448                                             rrtm_lwuflx,    & !< RRTM output of outgoing longwave radiation flux (W/m2)
449                                             rrtm_lwuflxc,   & !< RRTM output of incoming clear sky longwave radiation flux (W/m2)
450                                             rrtm_lwuflx_dt, & !< RRTM output of incoming clear sky longwave radiation flux (W/m2)
451                                             rrtm_lwuflxc_dt,& !< RRTM output of outgoing clear sky longwave radiation flux (W/m2)
452                                             rrtm_lwhr,      & !< RRTM output of longwave radiation heating rate (K/d)
453                                             rrtm_lwhrc,     & !< RRTM output of incoming longwave clear sky radiation heating rate (K/d)
454                                             rrtm_swdflx,    & !< RRTM output of incoming shortwave radiation flux (W/m2)
455                                             rrtm_swdflxc,   & !< RRTM output of outgoing clear sky shortwave radiation flux (W/m2)
456                                             rrtm_swuflx,    & !< RRTM output of outgoing shortwave radiation flux (W/m2)
457                                             rrtm_swuflxc,   & !< RRTM output of incoming clear sky shortwave radiation flux (W/m2)
458                                             rrtm_swhr,      & !< RRTM output of shortwave radiation heating rate (K/d)
459                                             rrtm_swhrc        !< RRTM output of incoming shortwave clear sky radiation heating rate (K/d)
460
461!
462!-- Definition of arrays that are currently not used for calling RRTMG (due to setting of flag parameters)
463    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rad_lw_cs_in,   & !< incoming clear sky longwave radiation (W/m2) (not used)
464                                                rad_lw_cs_out,  & !< outgoing clear sky longwave radiation (W/m2) (not used)
465                                                rad_sw_cs_in,   & !< incoming clear sky shortwave radiation (W/m2) (not used)
466                                                rad_sw_cs_out,  & !< outgoing clear sky shortwave radiation (W/m2) (not used)
467                                                rrtm_aldif,     & !< surface albedo for longwave diffuse radiation
468                                                rrtm_aldir,     & !< surface albedo for longwave direct radiation
469                                                rrtm_asdif,     & !< surface albedo for shortwave diffuse radiation
470                                                rrtm_asdir,     & !< surface albedo for shortwave direct radiation
471                                                rrtm_lw_tauaer, & !< lw aerosol optical depth
472                                                rrtm_lw_taucld, & !< lw in-cloud optical depth
473                                                rrtm_sw_taucld, & !< sw in-cloud optical depth
474                                                rrtm_sw_ssacld, & !< sw in-cloud single scattering albedo
475                                                rrtm_sw_asmcld, & !< sw in-cloud asymmetry parameter
476                                                rrtm_sw_fsfcld, & !< sw in-cloud forward scattering fraction
477                                                rrtm_sw_tauaer, & !< sw aerosol optical depth
478                                                rrtm_sw_ssaaer, & !< sw aerosol single scattering albedo
479                                                rrtm_sw_asmaer, & !< sw aerosol asymmetry parameter
480                                                rrtm_sw_ecaer     !< sw aerosol optical detph at 0.55 microns (rrtm_iaer = 6 only)
481
482#endif
483
484    INTERFACE radiation_check_data_output
485       MODULE PROCEDURE radiation_check_data_output
486    END INTERFACE radiation_check_data_output
487
488    INTERFACE radiation_check_data_output_pr
489       MODULE PROCEDURE radiation_check_data_output_pr
490    END INTERFACE radiation_check_data_output_pr
491 
492    INTERFACE radiation_check_parameters
493       MODULE PROCEDURE radiation_check_parameters
494    END INTERFACE radiation_check_parameters
495 
496    INTERFACE radiation_clearsky
497       MODULE PROCEDURE radiation_clearsky
498    END INTERFACE radiation_clearsky
499 
500    INTERFACE radiation_constant
501       MODULE PROCEDURE radiation_constant
502    END INTERFACE radiation_constant
503 
504    INTERFACE radiation_control
505       MODULE PROCEDURE radiation_control
506    END INTERFACE radiation_control
507
508    INTERFACE radiation_3d_data_averaging
509       MODULE PROCEDURE radiation_3d_data_averaging
510    END INTERFACE radiation_3d_data_averaging
511
512    INTERFACE radiation_data_output_2d
513       MODULE PROCEDURE radiation_data_output_2d
514    END INTERFACE radiation_data_output_2d
515
516    INTERFACE radiation_data_output_3d
517       MODULE PROCEDURE radiation_data_output_3d
518    END INTERFACE radiation_data_output_3d
519
520    INTERFACE radiation_data_output_mask
521       MODULE PROCEDURE radiation_data_output_mask
522    END INTERFACE radiation_data_output_mask
523
524    INTERFACE radiation_define_netcdf_grid
525       MODULE PROCEDURE radiation_define_netcdf_grid
526    END INTERFACE radiation_define_netcdf_grid
527
528    INTERFACE radiation_header
529       MODULE PROCEDURE radiation_header
530    END INTERFACE radiation_header 
531 
532    INTERFACE radiation_init
533       MODULE PROCEDURE radiation_init
534    END INTERFACE radiation_init
535
536    INTERFACE radiation_parin
537       MODULE PROCEDURE radiation_parin
538    END INTERFACE radiation_parin
539   
540    INTERFACE radiation_rrtmg
541       MODULE PROCEDURE radiation_rrtmg
542    END INTERFACE radiation_rrtmg
543
544    INTERFACE radiation_tendency
545       MODULE PROCEDURE radiation_tendency
546       MODULE PROCEDURE radiation_tendency_ij
547    END INTERFACE radiation_tendency
548
549    INTERFACE radiation_read_restart_data
550       MODULE PROCEDURE radiation_read_restart_data
551    END INTERFACE radiation_read_restart_data
552
553    INTERFACE radiation_last_actions
554       MODULE PROCEDURE radiation_last_actions
555    END INTERFACE radiation_last_actions
556
557    SAVE
558
559    PRIVATE
560
561!
562!-- Public functions / NEEDS SORTING
563    PUBLIC radiation_check_data_output, radiation_check_data_output_pr,        &
564           radiation_check_parameters, radiation_control,                      &
565           radiation_header, radiation_init, radiation_parin,                  &
566           radiation_3d_data_averaging, radiation_tendency,                    &
567           radiation_data_output_2d, radiation_data_output_3d,                 &
568           radiation_define_netcdf_grid, radiation_last_actions,               &
569           radiation_read_restart_data, radiation_data_output_mask
570   
571!
572!-- Public variables and constants / NEEDS SORTING
573    PUBLIC albedo, albedo_type, decl_1, decl_2, decl_3, dots_rad, dt_radiation, emissivity, force_radiation_call,&
574           lat, lon, rad_net, rad_net_av, radiation, radiation_scheme, rad_lw_in,        &
575           rad_lw_in_av, rad_lw_out, rad_lw_out_av, rad_lw_out_change_0,       &
576           rad_lw_cs_hr, rad_lw_cs_hr_av, rad_lw_hr, rad_lw_hr_av, rad_sw_in,  &
577           rad_sw_in_av, rad_sw_out, rad_sw_out_av, rad_sw_cs_hr,              &
578           rad_sw_cs_hr_av, rad_sw_hr, rad_sw_hr_av, sigma_sb,                 &
579           skip_time_do_radiation, solar_constant, time_radiation,             &
580           unscheduled_radiation_calls, zenith, calc_zenith, sun_direction,    &
581           sun_dir_lat, sun_dir_lon
582
583
584#if defined ( __rrtmg )
585    PUBLIC rrtm_aldif, rrtm_aldir, rrtm_asdif, rrtm_asdir
586#endif
587
588 CONTAINS
589
590
591!------------------------------------------------------------------------------!
592! Description:
593! ------------
594!> This subroutine controls the calls of the radiation schemes
595!------------------------------------------------------------------------------!
596    SUBROUTINE radiation_control
597 
598 
599       IMPLICIT NONE
600
601
602       SELECT CASE ( TRIM( radiation_scheme ) )
603
604          CASE ( 'constant' )
605             CALL radiation_constant
606         
607          CASE ( 'clear-sky' )
608             CALL radiation_clearsky
609       
610          CASE ( 'rrtmg' )
611             CALL radiation_rrtmg
612
613          CASE DEFAULT
614
615       END SELECT
616
617
618    END SUBROUTINE radiation_control
619
620!------------------------------------------------------------------------------!
621! Description:
622! ------------
623!> Check data output for radiation model
624!------------------------------------------------------------------------------!
625    SUBROUTINE radiation_check_data_output( var, unit, i, ilen, k )
626 
627 
628       USE control_parameters,                                                 &
629           ONLY: data_output, message_string
630
631       IMPLICIT NONE
632
633       CHARACTER (LEN=*) ::  unit     !<
634       CHARACTER (LEN=*) ::  var      !<
635
636       INTEGER(iwp) :: i
637       INTEGER(iwp) :: ilen
638       INTEGER(iwp) :: k
639
640       SELECT CASE ( TRIM( var ) )
641
642         CASE ( 'rad_lw_cs_hr', 'rad_lw_hr', 'rad_sw_cs_hr', 'rad_sw_hr' )
643             IF (  .NOT.  radiation  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )  THEN
644                message_string = '"output of "' // TRIM( var ) // '" requi' // &
645                                 'res radiation = .TRUE. and ' //              &
646                                 'radiation_scheme = "rrtmg"'
647                CALL message( 'check_parameters', 'PA0406', 1, 2, 0, 6, 0 )
648             ENDIF
649             unit = 'K/h'     
650
651         CASE ( 'rad_lw_in', 'rad_lw_out', 'rad_sw_in', 'rad_sw_out' )
652             IF (  .NOT.  radiation  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )  THEN
653                message_string = '"output of "' // TRIM( var ) // '" requi' // &
654                                 'res radiation = .TRUE. and ' //              &
655                                 'radiation_scheme = "rrtmg"'
656                CALL message( 'check_parameters', 'PA0406', 1, 2, 0, 6, 0 )
657             ENDIF
658             unit = 'W/m2'   
659
660          CASE ( 'rad_net*', 'rrtm_aldif*', 'rrtm_aldir*', 'rrtm_asdif*',      &
661                 'rrtm_asdir*' )
662             IF ( k == 0  .OR.  data_output(i)(ilen-2:ilen) /= '_xy' )  THEN
663                message_string = 'illegal value for data_output: "' //         &
664                                 TRIM( var ) // '" & only 2d-horizontal ' //   &
665                                 'cross sections are allowed for this value'
666                CALL message( 'check_parameters', 'PA0111', 1, 2, 0, 6, 0 )
667             ENDIF
668             IF (  .NOT.  radiation  .OR.  radiation_scheme /= "rrtmg" )  THEN
669                IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_aldif*'  .OR.                        &
670                     TRIM( var ) == 'rrtm_aldir*'  .OR.                        &
671                     TRIM( var ) == 'rrtm_asdif*'  .OR.                        &
672                     TRIM( var ) == 'rrtm_asdir*'      )                       &
673                THEN
674                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" require'&
675                                    // 's radiation = .TRUE. and radiation_sch'&
676                                    // 'eme = "rrtmg"'
677                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0409', 1, 2, 0, 6, 0 )
678                ENDIF
679             ENDIF
680
681             IF ( TRIM( var ) == 'rad_net*'      ) unit = 'W/m2'   
682             IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_aldif*'   ) unit = ''   
683             IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_aldir*'   ) unit = '' 
684             IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_asdif*'   ) unit = '' 
685             IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_asdir*'   ) unit = '' 
686
687          CASE DEFAULT
688             unit = 'illegal'
689
690       END SELECT
691
692
693    END SUBROUTINE radiation_check_data_output
694
695!------------------------------------------------------------------------------!
696! Description:
697! ------------
698!> Check data output of profiles for radiation model
699!------------------------------------------------------------------------------! 
700    SUBROUTINE radiation_check_data_output_pr( variable, var_count, unit,      &
701               dopr_unit )
702 
703       USE arrays_3d,                                                          &
704           ONLY: zu
705
706       USE control_parameters,                                                 &
707           ONLY: data_output_pr, message_string
708
709       USE indices
710
711       USE profil_parameter
712
713       USE statistics
714
715       IMPLICIT NONE
716   
717       CHARACTER (LEN=*) ::  unit      !<
718       CHARACTER (LEN=*) ::  variable  !<
719       CHARACTER (LEN=*) ::  dopr_unit !< local value of dopr_unit
720 
721       INTEGER(iwp) ::  user_pr_index !<
722       INTEGER(iwp) ::  var_count     !<
723
724       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
725       
726         CASE ( 'rad_net' )
727             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme == 'constant' )&
728             THEN
729                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
730                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
731                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
732                                 'radiation_scheme = "constant"'
733                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
734             ELSE
735                dopr_index(var_count) = 99
736                dopr_unit  = 'W/m2'
737                hom(:,2,99,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
738                unit = dopr_unit
739             ENDIF
740
741          CASE ( 'rad_lw_in' )
742             IF ( (  .NOT.  radiation)  .OR.  radiation_scheme == 'constant' ) &
743             THEN
744                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
745                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
746                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
747                                 'radiation_scheme = "constant"'
748                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
749             ELSE
750                dopr_index(var_count) = 100
751                dopr_unit  = 'W/m2'
752                hom(:,2,100,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
753                unit = dopr_unit 
754             ENDIF
755
756          CASE ( 'rad_lw_out' )
757             IF ( (  .NOT. radiation )  .OR.  radiation_scheme == 'constant' ) &
758             THEN
759                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
760                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
761                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
762                                 'radiation_scheme = "constant"'
763                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
764             ELSE
765                dopr_index(var_count) = 101
766                dopr_unit  = 'W/m2'
767                hom(:,2,101,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
768                unit = dopr_unit   
769             ENDIF
770
771          CASE ( 'rad_sw_in' )
772             IF ( (  .NOT. radiation )  .OR.  radiation_scheme == 'constant' ) &
773             THEN
774                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
775                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
776                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
777                                 'radiation_scheme = "constant"'
778                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
779             ELSE
780                dopr_index(var_count) = 102
781                dopr_unit  = 'W/m2'
782                hom(:,2,102,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
783                unit = dopr_unit
784             ENDIF
785
786          CASE ( 'rad_sw_out')
787             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme == 'constant' )&
788             THEN
789                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
790                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
791                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
792                                 'radiation_scheme = "constant"'
793                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
794             ELSE
795                dopr_index(var_count) = 103
796                dopr_unit  = 'W/m2'
797                hom(:,2,103,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
798                unit = dopr_unit
799             ENDIF
800
801          CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
802             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )   &
803             THEN
804                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
805                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
806                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
807                                 'radiation_scheme /= "rrtmg"'
808                CALL message( 'check_parameters', 'PA0413', 1, 2, 0, 6, 0 )
809             ELSE
810                dopr_index(var_count) = 104
811                dopr_unit  = 'K/h'
812                hom(:,2,104,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
813                unit = dopr_unit
814             ENDIF
815
816          CASE ( 'rad_lw_hr' )
817             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )   &
818             THEN
819                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
820                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
821                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
822                                 'radiation_scheme /= "rrtmg"'
823                CALL message( 'check_parameters', 'PA0413', 1, 2, 0, 6, 0 )
824             ELSE
825                dopr_index(var_count) = 105
826                dopr_unit  = 'K/h'
827                hom(:,2,105,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
828                unit = dopr_unit
829             ENDIF
830
831          CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
832             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )   &
833             THEN
834                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
835                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
836                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
837                                 'radiation_scheme /= "rrtmg"'
838                CALL message( 'check_parameters', 'PA0413', 1, 2, 0, 6, 0 )
839             ELSE
840                dopr_index(var_count) = 106
841                dopr_unit  = 'K/h'
842                hom(:,2,106,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
843                unit = dopr_unit
844             ENDIF
845
846          CASE ( 'rad_sw_hr' )
847             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )   &
848             THEN
849                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
850                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
851                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
852                                 'radiation_scheme /= "rrtmg"'
853                CALL message( 'check_parameters', 'PA0413', 1, 2, 0, 6, 0 )
854             ELSE
855                dopr_index(var_count) = 107
856                dopr_unit  = 'K/h'
857                hom(:,2,107,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
858                unit = dopr_unit
859             ENDIF
860
861
862          CASE DEFAULT
863             unit = 'illegal'
864
865       END SELECT
866
867
868    END SUBROUTINE radiation_check_data_output_pr
869 
870 
871!------------------------------------------------------------------------------!
872! Description:
873! ------------
874!> Check parameters routine for radiation model
875!------------------------------------------------------------------------------!
876    SUBROUTINE radiation_check_parameters
877
878       USE control_parameters,                                                 &
879           ONLY: message_string, topography, urban_surface
880                 
881   
882       IMPLICIT NONE
883       
884
885       IF ( radiation_scheme /= 'constant'   .AND.                             &
886            radiation_scheme /= 'clear-sky'  .AND.                             &
887            radiation_scheme /= 'rrtmg' )  THEN
888          message_string = 'unknown radiation_scheme = '//                     &
889                           TRIM( radiation_scheme )
890          CALL message( 'check_parameters', 'PA0405', 1, 2, 0, 6, 0 )
891       ELSEIF ( radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
892#if ! defined ( __rrtmg )
893          message_string = 'radiation_scheme = "rrtmg" requires ' //           & 
894                           'compilation of PALM with pre-processor ' //        &
895                           'directive -D__rrtmg'
896          CALL message( 'check_parameters', 'PA0407', 1, 2, 0, 6, 0 )
897#endif
898#if defined ( __rrtmg ) && ! defined( __netcdf )
899          message_string = 'radiation_scheme = "rrtmg" requires ' //           & 
900                           'the use of NetCDF (preprocessor directive ' //     &
901                           '-D__netcdf'
902          CALL message( 'check_parameters', 'PA0412', 1, 2, 0, 6, 0 )
903#endif
904
905       ENDIF
906
907       IF ( albedo_type == 0  .AND.  albedo == 9999999.9_wp  .AND.             &
908            radiation_scheme == 'clear-sky')  THEN
909          message_string = 'radiation_scheme = "clear-sky" in combination' //  & 
910                           'with albedo_type = 0 requires setting of albedo'// &
911                           ' /= 9999999.9'
912          CALL message( 'check_parameters', 'PA0410', 1, 2, 0, 6, 0 )
913       ENDIF
914
915       IF ( albedo_type == 0  .AND.  radiation_scheme == 'rrtmg'  .AND.        &
916          (    albedo_lw_dif == 9999999.9_wp .OR. albedo_lw_dir == 9999999.9_wp&
917          .OR. albedo_sw_dif == 9999999.9_wp .OR. albedo_sw_dir == 9999999.9_wp& 
918          ) ) THEN
919          message_string = 'radiation_scheme = "rrtmg" in combination' //      & 
920                           'with albedo_type = 0 requires setting of ' //      &
921                           'albedo_lw_dif /= 9999999.9' //                     &
922                           'albedo_lw_dir /= 9999999.9' //                     &
923                           'albedo_sw_dif /= 9999999.9 and' //                 &
924                           'albedo_sw_dir /= 9999999.9'
925          CALL message( 'check_parameters', 'PA0411', 1, 2, 0, 6, 0 )
926       ENDIF
927
928!
929!--    The following paramter check is temporarily extended by the urban_surface
930!--    flag, until a better solution comes up to omit this check in case of
931!--    urban surface model is used.
932       IF ( topography /= 'flat'  .AND.  .NOT.  urban_surface )  THEN
933          message_string = 'radiation scheme cannot be used ' //               & 
934                           'in combination with  topography /= "flat"'
935          CALL message( 'check_parameters', 'PA0414', 1, 2, 0, 6, 0 )
936       ENDIF
937 
938    END SUBROUTINE radiation_check_parameters 
939 
940 
941!------------------------------------------------------------------------------!
942! Description:
943! ------------
944!> Initialization of the radiation model
945!------------------------------------------------------------------------------!
946    SUBROUTINE radiation_init
947   
948       IMPLICIT NONE
949
950!
951!--    Allocate array for storing emissivity
952       IF ( .NOT. ALLOCATED ( emis ) )  THEN
953          ALLOCATE ( emis(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
954          emis = emissivity
955       ENDIF
956
957!
958!--    Allocate array for storing the surface net radiation
959       IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_net ) )  THEN
960          ALLOCATE ( rad_net(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
961          rad_net = 0.0_wp
962       ENDIF
963
964!
965!--    Allocate array for storing the surface net radiation
966       IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out_change_0 ) )  THEN
967          ALLOCATE ( rad_lw_out_change_0(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
968          rad_lw_out_change_0 = 0.0_wp
969       ENDIF
970
971!
972!--    Fix net radiation in case of radiation_scheme = 'constant'
973       IF ( radiation_scheme == 'constant' )  THEN
974          rad_net = net_radiation
975!          radiation = .FALSE.
976!
977!--    Calculate orbital constants
978       ELSE
979          decl_1 = SIN(23.45_wp * pi / 180.0_wp)
980          decl_2 = 2.0_wp * pi / 365.0_wp
981          decl_3 = decl_2 * 81.0_wp
982          lat    = latitude * pi / 180.0_wp
983          lon    = longitude * pi / 180.0_wp
984       ENDIF
985
986       IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.                              &
987            radiation_scheme == 'constant')  THEN
988
989          ALLOCATE ( alpha(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
990
991          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_in ) )  THEN
992             ALLOCATE ( rad_sw_in(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
993          ENDIF
994          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_out ) )  THEN
995             ALLOCATE ( rad_sw_out(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
996          ENDIF
997
998          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_in_av ) )  THEN
999             ALLOCATE ( rad_sw_in_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1000          ENDIF
1001          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_out_av ) )  THEN
1002             ALLOCATE ( rad_sw_out_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1003          ENDIF
1004
1005          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_in ) )  THEN
1006             ALLOCATE ( rad_lw_in(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1007          ENDIF
1008          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out ) )  THEN
1009             ALLOCATE ( rad_lw_out(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1010          ENDIF
1011
1012          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_in_av ) )  THEN
1013             ALLOCATE ( rad_lw_in_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1014          ENDIF
1015          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out_av ) )  THEN
1016             ALLOCATE ( rad_lw_out_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1017          ENDIF
1018
1019          rad_sw_in  = 0.0_wp
1020          rad_sw_out = 0.0_wp
1021          rad_lw_in  = 0.0_wp
1022          rad_lw_out = 0.0_wp
1023
1024!
1025!--       Overwrite albedo if manually set in parameter file
1026          IF ( albedo_type /= 0  .AND.  albedo_type /= 9999999 .AND. albedo == 9999999.9_wp )  THEN
1027             albedo = albedo_pars(2,albedo_type)
1028          ENDIF
1029!
1030!--       Write albedo to 2d array alpha to allow surface heterogeneities   
1031          alpha = albedo
1032 
1033!
1034!--    Initialization actions for RRTMG
1035       ELSEIF ( radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
1036#if defined ( __rrtmg )
1037!
1038!--       Allocate albedos
1039          ALLOCATE ( rrtm_aldif(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1040          ALLOCATE ( rrtm_aldir(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1041          ALLOCATE ( rrtm_asdif(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1042          ALLOCATE ( rrtm_asdir(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1043          ALLOCATE ( aldif(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1044          ALLOCATE ( aldir(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1045          ALLOCATE ( asdif(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1046          ALLOCATE ( asdir(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1047
1048          IF ( albedo_type /= 0 )  THEN
1049             IF ( albedo_sw_dif == 9999999.9_wp )  THEN
1050                albedo_sw_dif = albedo_pars(0,albedo_type)
1051                albedo_sw_dir = albedo_sw_dif
1052             ENDIF
1053             IF ( albedo_lw_dif == 9999999.9_wp )  THEN
1054                albedo_lw_dif = albedo_pars(1,albedo_type)
1055                albedo_lw_dir = albedo_lw_dif
1056             ENDIF
1057          ENDIF
1058
1059          aldif(:,:) = albedo_lw_dif
1060          aldir(:,:) = albedo_lw_dir
1061          asdif(:,:) = albedo_sw_dif
1062          asdir(:,:) = albedo_sw_dir
1063!
1064!--       Calculate initial values of current (cosine of) the zenith angle and
1065!--       whether the sun is up
1066          CALL calc_zenith     
1067!
1068!--       Calculate initial surface albedo
1069          IF ( .NOT. constant_albedo )  THEN
1070             CALL calc_albedo
1071          ELSE
1072             rrtm_aldif(0,:,:) = aldif(:,:)
1073             rrtm_aldir(0,:,:) = aldir(:,:)
1074             rrtm_asdif(0,:,:) = asdif(:,:) 
1075             rrtm_asdir(0,:,:) = asdir(:,:)   
1076          ENDIF
1077
1078!
1079!--       Allocate surface emissivity
1080          ALLOCATE ( rrtm_emis(0:0,1:nbndlw+1) )
1081          rrtm_emis = emissivity
1082
1083!
1084!--       Allocate 3d arrays of radiative fluxes and heating rates
1085          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_in ) )  THEN
1086             ALLOCATE ( rad_sw_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1087             rad_sw_in = 0.0_wp
1088          ENDIF
1089
1090          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_in_av ) )  THEN
1091             ALLOCATE ( rad_sw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1092          ENDIF
1093
1094          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_out ) )  THEN
1095             ALLOCATE ( rad_sw_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1096             rad_sw_out = 0.0_wp
1097          ENDIF
1098
1099          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_out_av ) )  THEN
1100             ALLOCATE ( rad_sw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1101          ENDIF
1102
1103          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_hr ) )  THEN
1104             ALLOCATE ( rad_sw_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1105             rad_sw_hr = 0.0_wp
1106          ENDIF
1107
1108          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_hr_av ) )  THEN
1109             ALLOCATE ( rad_sw_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1110             rad_sw_hr_av = 0.0_wp
1111          ENDIF
1112
1113          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_cs_hr ) )  THEN
1114             ALLOCATE ( rad_sw_cs_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1115             rad_sw_cs_hr = 0.0_wp
1116          ENDIF
1117
1118          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_cs_hr_av ) )  THEN
1119             ALLOCATE ( rad_sw_cs_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1120             rad_sw_cs_hr_av = 0.0_wp
1121          ENDIF
1122
1123          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_in ) )  THEN
1124             ALLOCATE ( rad_lw_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1125             rad_lw_in     = 0.0_wp
1126          ENDIF
1127
1128          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_in_av ) )  THEN
1129             ALLOCATE ( rad_lw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1130          ENDIF
1131
1132          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out ) )  THEN
1133             ALLOCATE ( rad_lw_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1134            rad_lw_out    = 0.0_wp
1135          ENDIF
1136
1137          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out_av ) )  THEN
1138             ALLOCATE ( rad_lw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1139          ENDIF
1140
1141          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_hr ) )  THEN
1142             ALLOCATE ( rad_lw_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1143             rad_lw_hr = 0.0_wp
1144          ENDIF
1145
1146          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_hr_av ) )  THEN
1147             ALLOCATE ( rad_lw_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1148             rad_lw_hr_av = 0.0_wp
1149          ENDIF
1150
1151          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_cs_hr ) )  THEN
1152             ALLOCATE ( rad_lw_cs_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1153             rad_lw_cs_hr = 0.0_wp
1154          ENDIF
1155
1156          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_cs_hr_av ) )  THEN
1157             ALLOCATE ( rad_lw_cs_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1158             rad_lw_cs_hr_av = 0.0_wp
1159          ENDIF
1160
1161          ALLOCATE ( rad_sw_cs_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1162          ALLOCATE ( rad_sw_cs_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1163          rad_sw_cs_in  = 0.0_wp
1164          rad_sw_cs_out = 0.0_wp
1165
1166          ALLOCATE ( rad_lw_cs_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1167          ALLOCATE ( rad_lw_cs_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1168          rad_lw_cs_in  = 0.0_wp
1169          rad_lw_cs_out = 0.0_wp
1170
1171!
1172!--       Allocate dummy array for storing surface temperature
1173          ALLOCATE ( rrtm_tsfc(1) )
1174
1175!
1176!--       Initialize RRTMG
1177          IF ( lw_radiation )  CALL rrtmg_lw_ini ( cp )
1178          IF ( sw_radiation )  CALL rrtmg_sw_ini ( cp )
1179
1180!
1181!--       Set input files for RRTMG
1182          INQUIRE(FILE="RAD_SND_DATA", EXIST=snd_exists) 
1183          IF ( .NOT. snd_exists )  THEN
1184             rrtm_input_file = "rrtmg_lw.nc"
1185          ENDIF
1186
1187!
1188!--       Read vertical layers for RRTMG from sounding data
1189!--       The routine provides nzt_rad, hyp_snd(1:nzt_rad),
1190!--       t_snd(nzt+2:nzt_rad), rrtm_play(1:nzt_rad), rrtm_plev(1_nzt_rad+1),
1191!--       rrtm_tlay(nzt+2:nzt_rad), rrtm_tlev(nzt+2:nzt_rad+1)
1192          CALL read_sounding_data
1193
1194!
1195!--       Read trace gas profiles from file. This routine provides
1196!--       the rrtm_ arrays (1:nzt_rad+1)
1197          CALL read_trace_gas_data
1198#endif
1199       ENDIF
1200
1201!
1202!--    Perform user actions if required
1203       CALL user_init_radiation
1204
1205!
1206!--    Calculate radiative fluxes at model start
1207       IF (  TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data' )  THEN
1208
1209          SELECT CASE ( radiation_scheme )
1210             CASE ( 'rrtmg' )
1211                CALL radiation_rrtmg
1212             CASE ( 'clear-sky' )
1213                CALL radiation_clearsky
1214             CASE ( 'constant' )
1215                CALL radiation_constant
1216             CASE DEFAULT
1217          END SELECT
1218
1219       ENDIF
1220
1221       RETURN
1222
1223    END SUBROUTINE radiation_init
1224
1225
1226!------------------------------------------------------------------------------!
1227! Description:
1228! ------------
1229!> A simple clear sky radiation model
1230!------------------------------------------------------------------------------!
1231    SUBROUTINE radiation_clearsky
1232
1233
1234       IMPLICIT NONE
1235
1236       INTEGER(iwp) :: i, j, k   !< loop indices
1237       REAL(wp)     :: exn,   &  !< Exner functions at surface
1238                       exn1,  &  !< Exner functions at first grid level
1239                       pt1       !< potential temperature at first grid level
1240
1241!
1242!--    Calculate current zenith angle
1243       CALL calc_zenith
1244
1245!
1246!--    Calculate sky transmissivity
1247       sky_trans = 0.6_wp + 0.2_wp * zenith(0)
1248
1249!
1250!--    Calculate value of the Exner function
1251       exn = (surface_pressure / 1000.0_wp )**0.286_wp
1252!
1253!--    Calculate radiation fluxes and net radiation (rad_net) for each grid
1254!--    point
1255       DO i = nxlg, nxrg
1256          DO j = nysg, nyng
1257!
1258!--          Obtain vertical index of topography top
1259             k = get_topography_top_index( j, i, 's' )
1260
1261             exn1 = (hyp(k+1) / 100000.0_wp )**0.286_wp
1262
1263             rad_sw_in(0,j,i)  = solar_constant * sky_trans * zenith(0)
1264             rad_sw_out(0,j,i) = alpha(j,i) * rad_sw_in(0,j,i)
1265             rad_lw_out(0,j,i) = emis(j,i) * sigma_sb * (pt(k,j,i) * exn)**4
1266
1267             IF ( cloud_physics  .OR.  cloud_droplets )  THEN
1268                pt1 = pt(k+1,j,i) + l_d_cp / exn1 * ql(k+1,j,i)
1269                rad_lw_in(0,j,i)  = 0.8_wp * sigma_sb * (pt1 * exn1)**4
1270             ELSE
1271                rad_lw_in(0,j,i)  = 0.8_wp * sigma_sb * (pt(k+1,j,i) * exn1)**4
1272             ENDIF
1273
1274             rad_net(j,i) = rad_sw_in(0,j,i) - rad_sw_out(0,j,i)               &
1275                            + rad_lw_in(0,j,i) - rad_lw_out(0,j,i)
1276
1277
1278             rad_lw_out_change_0(j,i) = 3.0_wp * sigma_sb * emis(j,i)         &
1279                                        * (pt(k,j,i) * exn) ** 3
1280
1281          ENDDO
1282       ENDDO
1283
1284    END SUBROUTINE radiation_clearsky
1285
1286
1287!------------------------------------------------------------------------------!
1288! Description:
1289! ------------
1290!> This scheme keeps the prescribed net radiation constant during the run
1291!------------------------------------------------------------------------------!
1292    SUBROUTINE radiation_constant
1293
1294
1295       IMPLICIT NONE
1296
1297       INTEGER(iwp) :: i, j, k   !< loop indices
1298       REAL(wp)     :: exn,   &  !< Exner functions at surface
1299                       exn1,  &  !< Exner functions at first grid level
1300                       pt1       !< potential temperature at first grid level
1301
1302!
1303!--    Calculate value of the Exner function
1304       exn = (surface_pressure / 1000.0_wp )**0.286_wp
1305!
1306!--    Prescribe net radiation and estimate the remaining radiative fluxes
1307       DO i = nxlg, nxrg
1308          DO j = nysg, nyng
1309!
1310!--          Obtain vertical index of topography top. So far it is identical to
1311!--          nzb.
1312             k = get_topography_top_index( j, i, 's' )
1313
1314             rad_net(j,i)      = net_radiation
1315
1316             exn1 = (hyp(k+1) / 100000.0_wp )**0.286_wp
1317
1318             IF ( cloud_physics  .OR.  cloud_droplets )  THEN
1319                pt1 = pt(k+1,j,i) + l_d_cp / exn1 * ql(k+1,j,i)
1320                rad_lw_in(0,j,i)  = 0.8_wp * sigma_sb * (pt1 * exn1)**4
1321             ELSE
1322                rad_lw_in(0,j,i)  = 0.8_wp * sigma_sb * (pt(k+1,j,i) * exn1)**4
1323             ENDIF
1324
1325             rad_lw_out(0,j,i) = emis(j,i) * sigma_sb * (pt(k,j,i) * exn)**4
1326
1327             rad_sw_in(0,j,i) = ( rad_net(j,i) - rad_lw_in(0,j,i)              &
1328                                  + rad_lw_out(0,j,i) )                        &
1329                                  / ( 1.0_wp - alpha(j,i) )
1330
1331             rad_sw_out(0,j,i) =  alpha(j,i) * rad_sw_in(0,j,i)
1332
1333          ENDDO
1334       ENDDO
1335
1336    END SUBROUTINE radiation_constant
1337
1338!------------------------------------------------------------------------------!
1339! Description:
1340! ------------
1341!> Header output for radiation model
1342!------------------------------------------------------------------------------!
1343    SUBROUTINE radiation_header ( io )
1344
1345
1346       IMPLICIT NONE
1347 
1348       INTEGER(iwp), INTENT(IN) ::  io            !< Unit of the output file
1349   
1350
1351       
1352!
1353!--    Write radiation model header
1354       WRITE( io, 3 )
1355
1356       IF ( radiation_scheme == "constant" )  THEN
1357          WRITE( io, 4 ) net_radiation
1358       ELSEIF ( radiation_scheme == "clear-sky" )  THEN
1359          WRITE( io, 5 )
1360       ELSEIF ( radiation_scheme == "rrtmg" )  THEN
1361          WRITE( io, 6 )
1362          IF ( .NOT. lw_radiation )  WRITE( io, 10 )
1363          IF ( .NOT. sw_radiation )  WRITE( io, 11 )
1364       ENDIF
1365
1366       IF ( albedo_type == 0 )  THEN
1367          WRITE( io, 7 ) albedo
1368       ELSE
1369          WRITE( io, 8 ) TRIM( albedo_type_name(albedo_type) )
1370       ENDIF
1371       IF ( constant_albedo )  THEN
1372          WRITE( io, 9 )
1373       ENDIF
1374       
1375       WRITE( io, 12 ) dt_radiation
1376 
1377
1378 3 FORMAT (//' Radiation model information:'/                                  &
1379              ' ----------------------------'/)
1380 4 FORMAT ('    --> Using constant net radiation: net_radiation = ', F6.2,     &
1381           // 'W/m**2')
1382 5 FORMAT ('    --> Simple radiation scheme for clear sky is used (no clouds,',&
1383                   ' default)')
1384 6 FORMAT ('    --> RRTMG scheme is used')
1385 7 FORMAT (/'    User-specific surface albedo: albedo =', F6.3)
1386 8 FORMAT (/'    Albedo is set for land surface type: ', A)
1387 9 FORMAT (/'    --> Albedo is fixed during the run')
138810 FORMAT (/'    --> Longwave radiation is disabled')
138911 FORMAT (/'    --> Shortwave radiation is disabled.')
139012 FORMAT  ('    Timestep: dt_radiation = ', F6.2, '  s')
1391
1392
1393    END SUBROUTINE radiation_header
1394   
1395
1396!------------------------------------------------------------------------------!
1397! Description:
1398! ------------
1399!> Parin for &radiation_par for radiation model
1400!------------------------------------------------------------------------------!
1401    SUBROUTINE radiation_parin
1402
1403
1404       IMPLICIT NONE
1405
1406       CHARACTER (LEN=80) ::  line  !< dummy string that contains the current line of the parameter file
1407       
1408       NAMELIST /radiation_par/   albedo, albedo_type, albedo_lw_dir,          &
1409                                  albedo_lw_dif, albedo_sw_dir, albedo_sw_dif, &
1410                                  constant_albedo, dt_radiation, emissivity,   &
1411                                  lw_radiation, net_radiation,                 &
1412                                  radiation_scheme, skip_time_do_radiation,    &
1413                                  sw_radiation, unscheduled_radiation_calls
1414       
1415       line = ' '
1416       
1417!
1418!--    Try to find radiation model package
1419       REWIND ( 11 )
1420       line = ' '
1421       DO   WHILE ( INDEX( line, '&radiation_par' ) == 0 )
1422          READ ( 11, '(A)', END=10 )  line
1423       ENDDO
1424       BACKSPACE ( 11 )
1425
1426!
1427!--    Read user-defined namelist
1428       READ ( 11, radiation_par )
1429
1430!
1431!--    Set flag that indicates that the radiation model is switched on
1432       radiation = .TRUE.
1433
1434 10    CONTINUE
1435       
1436
1437    END SUBROUTINE radiation_parin
1438
1439
1440!------------------------------------------------------------------------------!
1441! Description:
1442! ------------
1443!> Implementation of the RRTMG radiation_scheme
1444!------------------------------------------------------------------------------!
1445    SUBROUTINE radiation_rrtmg
1446
1447       USE indices,                                                            &
1448           ONLY:  nbgp
1449
1450       USE particle_attributes,                                                &
1451           ONLY:  grid_particles, number_of_particles, particles,              &
1452                  particle_advection_start, prt_count
1453
1454       IMPLICIT NONE
1455
1456#if defined ( __rrtmg )
1457
1458       INTEGER(iwp) :: i, j, k, n !< loop indices
1459
1460       REAL(wp)     ::  nc_rad, &    !< number concentration of cloud droplets
1461                        s_r2,   &    !< weighted sum over all droplets with r^2
1462                        s_r3         !< weighted sum over all droplets with r^3
1463
1464!
1465!--    Calculate current (cosine of) zenith angle and whether the sun is up
1466       CALL calc_zenith     
1467!
1468!--    Calculate surface albedo
1469       IF ( .NOT. constant_albedo )  THEN
1470          CALL calc_albedo
1471       ENDIF
1472
1473!
1474!--    Prepare input data for RRTMG
1475
1476!
1477!--    In case of large scale forcing with surface data, calculate new pressure
1478!--    profile. nzt_rad might be modified by these calls and all required arrays
1479!--    will then be re-allocated
1480       IF ( large_scale_forcing  .AND.  lsf_surf )  THEN
1481          CALL read_sounding_data
1482          CALL read_trace_gas_data
1483       ENDIF
1484!
1485!--    Loop over all grid points
1486       DO i = nxl, nxr
1487          DO j = nys, nyn
1488
1489!
1490!--          Prepare profiles of temperature and H2O volume mixing ratio
1491             rrtm_tlev(0,nzb+1) = pt(nzb,j,i) * ( surface_pressure             &
1492                                                  / 1000.0_wp )**0.286_wp
1493
1494
1495             IF ( cloud_physics )  THEN
1496                DO k = nzb+1, nzt+1
1497                   rrtm_tlay(0,k) = pt(k,j,i) * ( (hyp(k) ) / 100000.0_wp      &
1498                                    )**0.286_wp + l_d_cp * ql(k,j,i)
1499                   rrtm_h2ovmr(0,k) = mol_mass_air_d_wv * (q(k,j,i) - ql(k,j,i))
1500                ENDDO
1501             ELSEIF ( cloud_droplets ) THEN
1502                DO k = nzb+1, nzt+1
1503                   rrtm_tlay(0,k) = pt(k,j,i) * ( (hyp(k) ) / 100000.0_wp      &
1504                                    )**0.286_wp + l_d_cp * ql(k,j,i)
1505                   rrtm_h2ovmr(0,k) = mol_mass_air_d_wv * q(k,j,i) 
1506                ENDDO     
1507             ELSE
1508                DO k = nzb+1, nzt+1
1509                   rrtm_tlay(0,k) = pt(k,j,i) * ( (hyp(k) ) / 100000.0_wp      &
1510                                    )**0.286_wp
1511                   rrtm_h2ovmr(0,k) = 0.0_wp
1512                ENDDO
1513             ENDIF
1514
1515!
1516!--          Avoid temperature/humidity jumps at the top of the LES domain by
1517!--          linear interpolation from nzt+2 to nzt+7
1518             DO k = nzt+2, nzt+7
1519                rrtm_tlay(0,k) = rrtm_tlay(0,nzt+1)                            &
1520                              + ( rrtm_tlay(0,nzt+8) - rrtm_tlay(0,nzt+1) )    &
1521                              / ( rrtm_play(0,nzt+8) - rrtm_play(0,nzt+1) )    &
1522                              * ( rrtm_play(0,k) - rrtm_play(0,nzt+1) )
1523
1524                rrtm_h2ovmr(0,k) = rrtm_h2ovmr(0,nzt+1)                        &
1525                              + ( rrtm_h2ovmr(0,nzt+8) - rrtm_h2ovmr(0,nzt+1) )&
1526                              / ( rrtm_play(0,nzt+8)   - rrtm_play(0,nzt+1)   )&
1527                              * ( rrtm_play(0,k) - rrtm_play(0,nzt+1) )
1528
1529             ENDDO
1530
1531!--          Linear interpolate to zw grid
1532             DO k = nzb+2, nzt+8
1533                rrtm_tlev(0,k)   = rrtm_tlay(0,k-1) + (rrtm_tlay(0,k) -        &
1534                                   rrtm_tlay(0,k-1))                           &
1535                                   / ( rrtm_play(0,k) - rrtm_play(0,k-1) )     &
1536                                   * ( rrtm_plev(0,k) - rrtm_play(0,k-1) )
1537             ENDDO
1538
1539
1540!
1541!--          Calculate liquid water path and cloud fraction for each column.
1542!--          Note that LWP is required in g/m² instead of kg/kg m.
1543             rrtm_cldfr  = 0.0_wp
1544             rrtm_reliq  = 0.0_wp
1545             rrtm_cliqwp = 0.0_wp
1546             rrtm_icld   = 0
1547
1548             IF ( cloud_physics  .OR.  cloud_droplets )  THEN
1549                DO k = nzb+1, nzt+1
1550                   rrtm_cliqwp(0,k) =  ql(k,j,i) * 1000.0_wp *                 &
1551                                       (rrtm_plev(0,k) - rrtm_plev(0,k+1))     &
1552                                       * 100.0_wp / g 
1553
1554                   IF ( rrtm_cliqwp(0,k) > 0.0_wp )  THEN
1555                      rrtm_cldfr(0,k) = 1.0_wp
1556                      IF ( rrtm_icld == 0 )  rrtm_icld = 1
1557
1558!
1559!--                   Calculate cloud droplet effective radius
1560                      IF ( cloud_physics )  THEN
1561!
1562!--                      Calculete effective droplet radius. In case of using
1563!--                      cloud_scheme = 'morrison' and a non reasonable number
1564!--                      of cloud droplets the inital aerosol number 
1565!--                      concentration is considered.
1566                         IF ( microphysics_morrison ) THEN
1567                            IF ( nc(k,j,i) > 1.0E-20_wp ) THEN
1568                               nc_rad = nc(k,j,i)
1569                            ELSE
1570                               nc_rad = na_init
1571                            ENDIF
1572                         ELSE
1573                            nc_rad = nc_const
1574                         ENDIF 
1575
1576                         rrtm_reliq(0,k) = 1.0E6_wp * ( 3.0_wp * ql(k,j,i)     &
1577                                           * rho_surface                       &
1578                                           / ( 4.0_wp * pi * nc_rad * rho_l )&
1579                                           )**0.33333333333333_wp              &
1580                                           * EXP( LOG( sigma_gc )**2 )
1581
1582                      ELSEIF ( cloud_droplets )  THEN
1583                         number_of_particles = prt_count(k,j,i)
1584
1585                         IF (number_of_particles <= 0)  CYCLE
1586                         particles => grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
1587                         s_r2 = 0.0_wp
1588                         s_r3 = 0.0_wp
1589
1590                         DO  n = 1, number_of_particles
1591                            IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN
1592                               s_r2 = s_r2 + particles(n)%radius**2 * &
1593                                      particles(n)%weight_factor
1594                               s_r3 = s_r3 + particles(n)%radius**3 * &
1595                                      particles(n)%weight_factor
1596                            ENDIF
1597                         ENDDO
1598
1599                         IF ( s_r2 > 0.0_wp )  rrtm_reliq(0,k) = s_r3 / s_r2
1600
1601                      ENDIF
1602
1603!
1604!--                   Limit effective radius
1605                      IF ( rrtm_reliq(0,k) > 0.0_wp )  THEN
1606                         rrtm_reliq(0,k) = MAX(rrtm_reliq(0,k),2.5_wp)
1607                         rrtm_reliq(0,k) = MIN(rrtm_reliq(0,k),60.0_wp)
1608                     ENDIF
1609                   ENDIF
1610                ENDDO
1611             ENDIF
1612
1613!
1614!--          Set surface temperature
1615             rrtm_tsfc = pt(nzb,j,i) * (surface_pressure / 1000.0_wp )**0.286_wp
1616
1617!
1618!--          Set surface emissivity
1619             rrtm_emis = emis(j,i)
1620
1621             IF ( lw_radiation )  THEN
1622               CALL rrtmg_lw( 1, nzt_rad      , rrtm_icld    , rrtm_idrv      ,&
1623               rrtm_play       , rrtm_plev    , rrtm_tlay    , rrtm_tlev      ,&
1624               rrtm_tsfc       , rrtm_h2ovmr  , rrtm_o3vmr   , rrtm_co2vmr    ,&
1625               rrtm_ch4vmr     , rrtm_n2ovmr  , rrtm_o2vmr   , rrtm_cfc11vmr  ,&
1626               rrtm_cfc12vmr   , rrtm_cfc22vmr, rrtm_ccl4vmr , rrtm_emis      ,&
1627               rrtm_inflglw    , rrtm_iceflglw, rrtm_liqflglw, rrtm_cldfr     ,&
1628               rrtm_lw_taucld  , rrtm_cicewp  , rrtm_cliqwp  , rrtm_reice     ,& 
1629               rrtm_reliq      , rrtm_lw_tauaer,                               &
1630               rrtm_lwuflx     , rrtm_lwdflx  , rrtm_lwhr  ,                   &
1631               rrtm_lwuflxc    , rrtm_lwdflxc , rrtm_lwhrc ,                   &
1632               rrtm_lwuflx_dt  ,  rrtm_lwuflxc_dt )
1633
1634!
1635!--             Save fluxes
1636                DO k = nzb, nzt+1
1637                   rad_lw_in(k,j,i)  = rrtm_lwdflx(0,k)
1638                   rad_lw_out(k,j,i) = rrtm_lwuflx(0,k)
1639                ENDDO
1640
1641!
1642!--             Save heating rates (convert from K/d to K/h)
1643                DO k = nzb+1, nzt+1
1644                   rad_lw_hr(k,j,i)     = rrtm_lwhr(0,k)  * d_hours_day
1645                   rad_lw_cs_hr(k,j,i)  = rrtm_lwhrc(0,k) * d_hours_day
1646                ENDDO
1647
1648!
1649!--             Save change in LW heating rate
1650                rad_lw_out_change_0(j,i) = rrtm_lwuflx_dt(0,nzb)
1651
1652             ENDIF
1653
1654             IF ( sw_radiation .AND. sun_up )  THEN
1655                CALL rrtmg_sw( 1, nzt_rad      , rrtm_icld  , rrtm_iaer       ,&
1656               rrtm_play       , rrtm_plev    , rrtm_tlay  , rrtm_tlev        ,&
1657               rrtm_tsfc       , rrtm_h2ovmr  , rrtm_o3vmr , rrtm_co2vmr      ,&
1658               rrtm_ch4vmr     , rrtm_n2ovmr  , rrtm_o2vmr , rrtm_asdir(:,j,i),&
1659               rrtm_asdif(:,j,i), rrtm_aldir(:,j,i), rrtm_aldif(:,j,i), zenith,&
1660               0.0_wp          , day_of_year  , solar_constant,   rrtm_inflgsw,&
1661               rrtm_iceflgsw   , rrtm_liqflgsw, rrtm_cldfr , rrtm_sw_taucld   ,&
1662               rrtm_sw_ssacld  , rrtm_sw_asmcld, rrtm_sw_fsfcld, rrtm_cicewp  ,&
1663               rrtm_cliqwp     , rrtm_reice   , rrtm_reliq , rrtm_sw_tauaer   ,&
1664               rrtm_sw_ssaaer     , rrtm_sw_asmaer  , rrtm_sw_ecaer ,          &
1665               rrtm_swuflx     , rrtm_swdflx  , rrtm_swhr  ,                   &
1666               rrtm_swuflxc    , rrtm_swdflxc , rrtm_swhrc )
1667 
1668!
1669!--             Save fluxes
1670                DO k = nzb, nzt+1
1671                   rad_sw_in(k,j,i)  = rrtm_swdflx(0,k)
1672                   rad_sw_out(k,j,i) = rrtm_swuflx(0,k)
1673                ENDDO
1674
1675!
1676!--             Save heating rates (convert from K/d to K/s)
1677                DO k = nzb+1, nzt+1
1678                   rad_sw_hr(k,j,i)     = rrtm_swhr(0,k)  * d_hours_day
1679                   rad_sw_cs_hr(k,j,i)  = rrtm_swhrc(0,k) * d_hours_day
1680                ENDDO
1681
1682             ENDIF
1683
1684!
1685!--          Calculate surface net radiation
1686             rad_net(j,i) = rad_sw_in(nzb,j,i) - rad_sw_out(nzb,j,i)           &
1687                            + rad_lw_in(nzb,j,i) - rad_lw_out(nzb,j,i)
1688
1689          ENDDO
1690       ENDDO
1691
1692       CALL exchange_horiz( rad_lw_in,  nbgp )
1693       CALL exchange_horiz( rad_lw_out, nbgp )
1694       CALL exchange_horiz( rad_lw_hr,    nbgp )
1695       CALL exchange_horiz( rad_lw_cs_hr, nbgp )
1696
1697       CALL exchange_horiz( rad_sw_in,  nbgp )
1698       CALL exchange_horiz( rad_sw_out, nbgp ) 
1699       CALL exchange_horiz( rad_sw_hr,    nbgp )
1700       CALL exchange_horiz( rad_sw_cs_hr, nbgp )
1701
1702       CALL exchange_horiz_2d( rad_net )
1703       CALL exchange_horiz_2d( rad_lw_out_change_0 )
1704#endif
1705
1706    END SUBROUTINE radiation_rrtmg
1707
1708
1709!------------------------------------------------------------------------------!
1710! Description:
1711! ------------
1712!> Calculate the cosine of the zenith angle (variable is called zenith)
1713!------------------------------------------------------------------------------!
1714    SUBROUTINE calc_zenith
1715
1716       IMPLICIT NONE
1717
1718       REAL(wp) ::  declination,  & !< solar declination angle
1719                    hour_angle      !< solar hour angle
1720!
1721!--    Calculate current day and time based on the initial values and simulation
1722!--    time
1723       CALL calc_date_and_time
1724
1725!
1726!--    Calculate solar declination and hour angle   
1727       declination = ASIN( decl_1 * SIN(decl_2 * REAL(day_of_year, KIND=wp) - decl_3) )
1728       hour_angle  = 2.0_wp * pi * (time_utc / 86400.0_wp) + lon - pi
1729
1730!
1731!--    Calculate cosine of solar zenith angle
1732       zenith(0) = SIN(lat) * SIN(declination) + COS(lat) * COS(declination)   &
1733                                            * COS(hour_angle)
1734       zenith(0) = MAX(0.0_wp,zenith(0))
1735
1736!
1737!--    Calculate solar directional vector
1738       IF ( sun_direction )  THEN
1739
1740!
1741!--       Direction in longitudes equals to sin(solar_azimuth) * sin(zenith)
1742          sun_dir_lon(0) = -SIN(hour_angle) * COS(declination)
1743
1744!
1745!--       Direction in latitues equals to cos(solar_azimuth) * sin(zenith)
1746          sun_dir_lat(0) = SIN(declination) * COS(lat) - COS(hour_angle) &
1747                              * COS(declination) * SIN(lat)
1748       ENDIF
1749
1750!
1751!--    Check if the sun is up (otheriwse shortwave calculations can be skipped)
1752       IF ( zenith(0) > 0.0_wp )  THEN
1753          sun_up = .TRUE.
1754       ELSE
1755          sun_up = .FALSE.
1756       END IF
1757
1758    END SUBROUTINE calc_zenith
1759
1760#if defined ( __rrtmg ) && defined ( __netcdf )
1761!------------------------------------------------------------------------------!
1762! Description:
1763! ------------
1764!> Calculates surface albedo components based on Briegleb (1992) and
1765!> Briegleb et al. (1986)
1766!------------------------------------------------------------------------------!
1767    SUBROUTINE calc_albedo
1768
1769        IMPLICIT NONE
1770
1771        IF ( sun_up )  THEN
1772!
1773!--        Ocean
1774           IF ( albedo_type == 1 )  THEN
1775              rrtm_aldir(0,:,:) = 0.026_wp / ( zenith(0)**1.7_wp + 0.065_wp )  &
1776                                  + 0.15_wp * ( zenith(0) - 0.1_wp )           &
1777                                            * ( zenith(0) - 0.5_wp )           &
1778                                            * ( zenith(0) - 1.0_wp )
1779              rrtm_asdir(0,:,:) = rrtm_aldir(0,:,:)
1780!
1781!--        Snow
1782           ELSEIF ( albedo_type == 16 )  THEN
1783              IF ( zenith(0) < 0.5_wp )  THEN
1784                 rrtm_aldir(0,:,:) = 0.5_wp * (1.0_wp - aldif)                 &
1785                                     * ( 3.0_wp / (1.0_wp + 4.0_wp             &
1786                                     * zenith(0))) - 1.0_wp
1787                 rrtm_asdir(0,:,:) = 0.5_wp * (1.0_wp - asdif)                 &
1788                                     * ( 3.0_wp / (1.0_wp + 4.0_wp             &
1789                                     * zenith(0))) - 1.0_wp
1790
1791                 rrtm_aldir(0,:,:) = MIN(0.98_wp, rrtm_aldir(0,:,:))
1792                 rrtm_asdir(0,:,:) = MIN(0.98_wp, rrtm_asdir(0,:,:))
1793              ELSE
1794                 rrtm_aldir(0,:,:) = aldif
1795                 rrtm_asdir(0,:,:) = asdif
1796              ENDIF
1797!
1798!--        Sea ice
1799           ELSEIF ( albedo_type == 15 )  THEN
1800                 rrtm_aldir(0,:,:) = aldif
1801                 rrtm_asdir(0,:,:) = asdif
1802
1803!
1804!--        Bare soil
1805           ELSEIF ( albedo_type == 17 )  THEN
1806                 rrtm_aldir(0,:,:) = aldif
1807                 rrtm_asdir(0,:,:) = asdif
1808
1809!
1810!--        For impermeable surfaces, use values from the lookup table
1811           ELSEIF ( albedo_type > 17 )  THEN
1812                 rrtm_aldir(0,:,:) = aldif
1813                 rrtm_asdir(0,:,:) = asdif
1814!
1815!--        Land surfaces
1816           ELSE
1817               SELECT CASE ( albedo_type )
1818
1819!
1820!--              Surface types with strong zenith dependence
1821                 CASE ( 1, 2, 3, 4, 11, 12, 13 )
1822                    rrtm_aldir(0,:,:) = aldif * 1.4_wp /                       &
1823                                        (1.0_wp + 0.8_wp * zenith(0))
1824                    rrtm_asdir(0,:,:) = asdif * 1.4_wp /                       &
1825                                        (1.0_wp + 0.8_wp * zenith(0))
1826!
1827!--              Surface types with weak zenith dependence
1828                 CASE ( 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14 )
1829                    rrtm_aldir(0,:,:) = aldif * 1.1_wp /                       &
1830                                        (1.0_wp + 0.2_wp * zenith(0))
1831                    rrtm_asdir(0,:,:) = asdif * 1.1_wp /                       &
1832                                        (1.0_wp + 0.2_wp * zenith(0))
1833
1834                 CASE DEFAULT
1835
1836              END SELECT
1837           ENDIF
1838!
1839!--        Diffusive albedo is taken from Table 2
1840           rrtm_aldif(0,:,:) = aldif
1841           rrtm_asdif(0,:,:) = asdif
1842
1843        ELSE
1844
1845           rrtm_aldir(0,:,:) = 0.0_wp
1846           rrtm_asdir(0,:,:) = 0.0_wp
1847           rrtm_aldif(0,:,:) = 0.0_wp
1848           rrtm_asdif(0,:,:) = 0.0_wp
1849        ENDIF
1850    END SUBROUTINE calc_albedo
1851
1852!------------------------------------------------------------------------------!
1853! Description:
1854! ------------
1855!> Read sounding data (pressure and temperature) from RADIATION_DATA.
1856!------------------------------------------------------------------------------!
1857    SUBROUTINE read_sounding_data
1858
1859       IMPLICIT NONE
1860
1861       INTEGER(iwp) :: id,           & !< NetCDF id of input file
1862                       id_dim_zrad,  & !< pressure level id in the NetCDF file
1863                       id_var,       & !< NetCDF variable id
1864                       k,            & !< loop index
1865                       nz_snd,       & !< number of vertical levels in the sounding data
1866                       nz_snd_start, & !< start vertical index for sounding data to be used
1867                       nz_snd_end      !< end vertical index for souding data to be used
1868
1869       REAL(wp) :: t_surface           !< actual surface temperature
1870
1871       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  hyp_snd_tmp, & !< temporary hydrostatic pressure profile (sounding)
1872                                               t_snd_tmp      !< temporary temperature profile (sounding)
1873
1874!
1875!--    In case of updates, deallocate arrays first (sufficient to check one
1876!--    array as the others are automatically allocated). This is required
1877!--    because nzt_rad might change during the update
1878       IF ( ALLOCATED ( hyp_snd ) )  THEN
1879          DEALLOCATE( hyp_snd )
1880          DEALLOCATE( t_snd )
1881          DEALLOCATE( q_snd  )
1882          DEALLOCATE ( rrtm_play )
1883          DEALLOCATE ( rrtm_plev )
1884          DEALLOCATE ( rrtm_tlay )
1885          DEALLOCATE ( rrtm_tlev )
1886
1887          DEALLOCATE ( rrtm_h2ovmr )
1888          DEALLOCATE ( rrtm_cicewp )
1889          DEALLOCATE ( rrtm_cldfr )
1890          DEALLOCATE ( rrtm_cliqwp )
1891          DEALLOCATE ( rrtm_reice )
1892          DEALLOCATE ( rrtm_reliq )
1893          DEALLOCATE ( rrtm_lw_taucld )
1894          DEALLOCATE ( rrtm_lw_tauaer )
1895
1896          DEALLOCATE ( rrtm_lwdflx  )
1897          DEALLOCATE ( rrtm_lwdflxc )
1898          DEALLOCATE ( rrtm_lwuflx  )
1899          DEALLOCATE ( rrtm_lwuflxc )
1900          DEALLOCATE ( rrtm_lwuflx_dt )
1901          DEALLOCATE ( rrtm_lwuflxc_dt )
1902          DEALLOCATE ( rrtm_lwhr  )
1903          DEALLOCATE ( rrtm_lwhrc )
1904
1905          DEALLOCATE ( rrtm_sw_taucld )
1906          DEALLOCATE ( rrtm_sw_ssacld )
1907          DEALLOCATE ( rrtm_sw_asmcld )
1908          DEALLOCATE ( rrtm_sw_fsfcld )
1909          DEALLOCATE ( rrtm_sw_tauaer )
1910          DEALLOCATE ( rrtm_sw_ssaaer )
1911          DEALLOCATE ( rrtm_sw_asmaer ) 
1912          DEALLOCATE ( rrtm_sw_ecaer )   
1913 
1914          DEALLOCATE ( rrtm_swdflx  )
1915          DEALLOCATE ( rrtm_swdflxc )
1916          DEALLOCATE ( rrtm_swuflx  )
1917          DEALLOCATE ( rrtm_swuflxc )
1918          DEALLOCATE ( rrtm_swhr  )
1919          DEALLOCATE ( rrtm_swhrc )
1920
1921       ENDIF
1922
1923!
1924!--    Open file for reading
1925       nc_stat = NF90_OPEN( rrtm_input_file, NF90_NOWRITE, id )
1926       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_sounding_data', 549 )
1927
1928!
1929!--    Inquire dimension of z axis and save in nz_snd
1930       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, "Pressure", id_dim_zrad )
1931       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim_zrad, len = nz_snd )
1932       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_sounding_data', 551 )
1933
1934!
1935! !--    Allocate temporary array for storing pressure data
1936       ALLOCATE( hyp_snd_tmp(1:nz_snd) )
1937       hyp_snd_tmp = 0.0_wp
1938
1939
1940!--    Read pressure from file
1941       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, "Pressure", id_var )
1942       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, hyp_snd_tmp(:), start = (/1/),      &
1943                               count = (/nz_snd/) )
1944       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_sounding_data', 552 )
1945
1946!
1947!--    Allocate temporary array for storing temperature data
1948       ALLOCATE( t_snd_tmp(1:nz_snd) )
1949       t_snd_tmp = 0.0_wp
1950
1951!
1952!--    Read temperature from file
1953       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, "ReferenceTemperature", id_var )
1954       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, t_snd_tmp(:), start = (/1/),        &
1955                               count = (/nz_snd/) )
1956       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_sounding_data', 553 )
1957
1958!
1959!--    Calculate start of sounding data
1960       nz_snd_start = nz_snd + 1
1961       nz_snd_end   = nz_snd + 1
1962
1963!
1964!--    Start filling vertical dimension at 10hPa above the model domain (hyp is
1965!--    in Pa, hyp_snd in hPa).
1966       DO  k = 1, nz_snd
1967          IF ( hyp_snd_tmp(k) < ( hyp(nzt+1) - 1000.0_wp) * 0.01_wp )  THEN
1968             nz_snd_start = k
1969             EXIT
1970          END IF
1971       END DO
1972
1973       IF ( nz_snd_start <= nz_snd )  THEN
1974          nz_snd_end = nz_snd
1975       END IF
1976
1977
1978!
1979!--    Calculate of total grid points for RRTMG calculations
1980       nzt_rad = nzt + nz_snd_end - nz_snd_start + 1
1981
1982!
1983!--    Save data above LES domain in hyp_snd, t_snd and q_snd
1984!--    Note: q_snd_tmp is not calculated at the moment (dry residual atmosphere)
1985       ALLOCATE( hyp_snd(nzb+1:nzt_rad) )
1986       ALLOCATE( t_snd(nzb+1:nzt_rad)   )
1987       ALLOCATE( q_snd(nzb+1:nzt_rad)   )
1988       hyp_snd = 0.0_wp
1989       t_snd = 0.0_wp
1990       q_snd = 0.0_wp
1991
1992       hyp_snd(nzt+2:nzt_rad) = hyp_snd_tmp(nz_snd_start+1:nz_snd_end)
1993       t_snd(nzt+2:nzt_rad)   = t_snd_tmp(nz_snd_start+1:nz_snd_end)
1994
1995       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
1996
1997!
1998!--    Calculate pressure levels on zu and zw grid. Sounding data is added at
1999!--    top of the LES domain. This routine does not consider horizontal or
2000!--    vertical variability of pressure and temperature
2001       ALLOCATE ( rrtm_play(0:0,nzb+1:nzt_rad+1)   )
2002       ALLOCATE ( rrtm_plev(0:0,nzb+1:nzt_rad+2)   )
2003
2004       t_surface = pt_surface * ( surface_pressure / 1000.0_wp )**0.286_wp
2005       DO k = nzb+1, nzt+1
2006          rrtm_play(0,k) = hyp(k) * 0.01_wp
2007          rrtm_plev(0,k) = surface_pressure * ( (t_surface - g/cp * zw(k-1)) / &
2008                         t_surface )**(1.0_wp/0.286_wp)
2009       ENDDO
2010
2011       DO k = nzt+2, nzt_rad
2012          rrtm_play(0,k) = hyp_snd(k)
2013          rrtm_plev(0,k) = 0.5_wp * ( rrtm_play(0,k) + rrtm_play(0,k-1) )
2014       ENDDO
2015       rrtm_plev(0,nzt_rad+1) = MAX( 0.5 * hyp_snd(nzt_rad),                   &
2016                                   1.5 * hyp_snd(nzt_rad)                      &
2017                                 - 0.5 * hyp_snd(nzt_rad-1) )
2018       rrtm_plev(0,nzt_rad+2)  = MIN( 1.0E-4_wp,                               &
2019                                      0.25_wp * rrtm_plev(0,nzt_rad+1) )
2020
2021       rrtm_play(0,nzt_rad+1) = 0.5 * rrtm_plev(0,nzt_rad+1)
2022
2023!
2024!--    Calculate temperature/humidity levels at top of the LES domain.
2025!--    Currently, the temperature is taken from sounding data (might lead to a
2026!--    temperature jump at interface. To do: Humidity is currently not
2027!--    calculated above the LES domain.
2028       ALLOCATE ( rrtm_tlay(0:0,nzb+1:nzt_rad+1)   )
2029       ALLOCATE ( rrtm_tlev(0:0,nzb+1:nzt_rad+2)   )
2030       ALLOCATE ( rrtm_h2ovmr(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2031
2032       DO k = nzt+8, nzt_rad
2033          rrtm_tlay(0,k)   = t_snd(k)
2034          rrtm_h2ovmr(0,k) = q_snd(k)
2035       ENDDO
2036       rrtm_tlay(0,nzt_rad+1) = 2.0_wp * rrtm_tlay(0,nzt_rad)                  &
2037                                - rrtm_tlay(0,nzt_rad-1)
2038       DO k = nzt+9, nzt_rad+1
2039          rrtm_tlev(0,k)   = rrtm_tlay(0,k-1) + (rrtm_tlay(0,k)                &
2040                             - rrtm_tlay(0,k-1))                               &
2041                             / ( rrtm_play(0,k) - rrtm_play(0,k-1) )           &
2042                             * ( rrtm_plev(0,k) - rrtm_play(0,k-1) )
2043       ENDDO
2044       rrtm_h2ovmr(0,nzt_rad+1) = rrtm_h2ovmr(0,nzt_rad)
2045
2046       rrtm_tlev(0,nzt_rad+2)   = 2.0_wp * rrtm_tlay(0,nzt_rad+1)              &
2047                                  - rrtm_tlev(0,nzt_rad)
2048!
2049!--    Allocate remaining RRTMG arrays
2050       ALLOCATE ( rrtm_cicewp(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2051       ALLOCATE ( rrtm_cldfr(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2052       ALLOCATE ( rrtm_cliqwp(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2053       ALLOCATE ( rrtm_reice(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2054       ALLOCATE ( rrtm_reliq(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2055       ALLOCATE ( rrtm_lw_taucld(1:nbndlw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2056       ALLOCATE ( rrtm_lw_tauaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:nbndlw+1) )
2057       ALLOCATE ( rrtm_sw_taucld(1:nbndsw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2058       ALLOCATE ( rrtm_sw_ssacld(1:nbndsw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2059       ALLOCATE ( rrtm_sw_asmcld(1:nbndsw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2060       ALLOCATE ( rrtm_sw_fsfcld(1:nbndsw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2061       ALLOCATE ( rrtm_sw_tauaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:nbndsw+1) )
2062       ALLOCATE ( rrtm_sw_ssaaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:nbndsw+1) )
2063       ALLOCATE ( rrtm_sw_asmaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:nbndsw+1) ) 
2064       ALLOCATE ( rrtm_sw_ecaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:naerec+1) )   
2065
2066!
2067!--    The ice phase is currently not considered in PALM
2068       rrtm_cicewp = 0.0_wp
2069       rrtm_reice  = 0.0_wp
2070
2071!
2072!--    Set other parameters (move to NAMELIST parameters in the future)
2073       rrtm_lw_tauaer = 0.0_wp
2074       rrtm_lw_taucld = 0.0_wp
2075       rrtm_sw_taucld = 0.0_wp
2076       rrtm_sw_ssacld = 0.0_wp
2077       rrtm_sw_asmcld = 0.0_wp
2078       rrtm_sw_fsfcld = 0.0_wp
2079       rrtm_sw_tauaer = 0.0_wp
2080       rrtm_sw_ssaaer = 0.0_wp
2081       rrtm_sw_asmaer = 0.0_wp
2082       rrtm_sw_ecaer  = 0.0_wp
2083
2084
2085       ALLOCATE ( rrtm_swdflx(0:0,nzb:nzt_rad+1)  )
2086       ALLOCATE ( rrtm_swuflx(0:0,nzb:nzt_rad+1)  )
2087       ALLOCATE ( rrtm_swhr(0:0,nzb+1:nzt_rad+1)  )
2088       ALLOCATE ( rrtm_swuflxc(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
2089       ALLOCATE ( rrtm_swdflxc(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
2090       ALLOCATE ( rrtm_swhrc(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2091
2092       rrtm_swdflx  = 0.0_wp
2093       rrtm_swuflx  = 0.0_wp
2094       rrtm_swhr    = 0.0_wp 
2095       rrtm_swuflxc = 0.0_wp
2096       rrtm_swdflxc = 0.0_wp
2097       rrtm_swhrc   = 0.0_wp
2098
2099       ALLOCATE ( rrtm_lwdflx(0:0,nzb:nzt_rad+1)  )
2100       ALLOCATE ( rrtm_lwuflx(0:0,nzb:nzt_rad+1)  )
2101       ALLOCATE ( rrtm_lwhr(0:0,nzb+1:nzt_rad+1)  )
2102       ALLOCATE ( rrtm_lwuflxc(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
2103       ALLOCATE ( rrtm_lwdflxc(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
2104       ALLOCATE ( rrtm_lwhrc(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
2105
2106       rrtm_lwdflx  = 0.0_wp
2107       rrtm_lwuflx  = 0.0_wp
2108       rrtm_lwhr    = 0.0_wp 
2109       rrtm_lwuflxc = 0.0_wp
2110       rrtm_lwdflxc = 0.0_wp
2111       rrtm_lwhrc   = 0.0_wp
2112
2113       ALLOCATE ( rrtm_lwuflx_dt(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
2114       ALLOCATE ( rrtm_lwuflxc_dt(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
2115
2116       rrtm_lwuflx_dt = 0.0_wp
2117       rrtm_lwuflxc_dt = 0.0_wp
2118
2119    END SUBROUTINE read_sounding_data
2120
2121
2122!------------------------------------------------------------------------------!
2123! Description:
2124! ------------
2125!> Read trace gas data from file
2126!------------------------------------------------------------------------------!
2127    SUBROUTINE read_trace_gas_data
2128
2129       USE rrsw_ncpar
2130
2131       IMPLICIT NONE
2132
2133       INTEGER(iwp), PARAMETER :: num_trace_gases = 9 !< number of trace gases (absorbers)
2134
2135       CHARACTER(LEN=5), DIMENSION(num_trace_gases), PARAMETER ::              & !< trace gas names
2136           trace_names = (/'O3   ', 'CO2  ', 'CH4  ', 'N2O  ', 'O2   ',        &
2137                           'CFC11', 'CFC12', 'CFC22', 'CCL4 '/)
2138
2139       INTEGER(iwp) :: id,     & !< NetCDF id
2140                       k,      & !< loop index
2141                       m,      & !< loop index
2142                       n,      & !< loop index
2143                       nabs,   & !< number of absorbers
2144                       np,     & !< number of pressure levels
2145                       id_abs, & !< NetCDF id of the respective absorber
2146                       id_dim, & !< NetCDF id of asborber's dimension
2147                       id_var    !< NetCDf id ot the absorber
2148
2149       REAL(wp) :: p_mls_l, p_mls_u, p_wgt_l, p_wgt_u, p_mls_m
2150
2151
2152       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  p_mls,          & !< pressure levels for the absorbers
2153                                                 rrtm_play_tmp,  & !< temporary array for pressure zu-levels
2154                                                 rrtm_plev_tmp,  & !< temporary array for pressure zw-levels
2155                                                 trace_path_tmp    !< temporary array for storing trace gas path data
2156
2157       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  trace_mls,      & !< array for storing the absorber amounts
2158                                                 trace_mls_path, & !< array for storing trace gas path data
2159                                                 trace_mls_tmp     !< temporary array for storing trace gas data
2160
2161
2162!
2163!--    In case of updates, deallocate arrays first (sufficient to check one
2164!--    array as the others are automatically allocated)
2165       IF ( ALLOCATED ( rrtm_o3vmr ) )  THEN
2166          DEALLOCATE ( rrtm_o3vmr  )
2167          DEALLOCATE ( rrtm_co2vmr )
2168          DEALLOCATE ( rrtm_ch4vmr )
2169          DEALLOCATE ( rrtm_n2ovmr )
2170          DEALLOCATE ( rrtm_o2vmr  )
2171          DEALLOCATE ( rrtm_cfc11vmr )
2172          DEALLOCATE ( rrtm_cfc12vmr )
2173          DEALLOCATE ( rrtm_cfc22vmr )
2174          DEALLOCATE ( rrtm_ccl4vmr  )
2175       ENDIF
2176
2177!
2178!--    Allocate trace gas profiles
2179       ALLOCATE ( rrtm_o3vmr(0:0,1:nzt_rad+1)  )
2180       ALLOCATE ( rrtm_co2vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2181       ALLOCATE ( rrtm_ch4vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2182       ALLOCATE ( rrtm_n2ovmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2183       ALLOCATE ( rrtm_o2vmr(0:0,1:nzt_rad+1)  )
2184       ALLOCATE ( rrtm_cfc11vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2185       ALLOCATE ( rrtm_cfc12vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2186       ALLOCATE ( rrtm_cfc22vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2187       ALLOCATE ( rrtm_ccl4vmr(0:0,1:nzt_rad+1)  )
2188
2189!
2190!--    Open file for reading
2191       nc_stat = NF90_OPEN( rrtm_input_file, NF90_NOWRITE, id )
2192       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 549 )
2193!
2194!--    Inquire dimension ids and dimensions
2195       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, "Pressure", id_dim )
2196       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2197       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, len = np) 
2198       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2199
2200       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, "Absorber", id_dim )
2201       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2202       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, len = nabs ) 
2203       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2204   
2205
2206!
2207!--    Allocate pressure, and trace gas arrays     
2208       ALLOCATE( p_mls(1:np) )
2209       ALLOCATE( trace_mls(1:num_trace_gases,1:np) ) 
2210       ALLOCATE( trace_mls_tmp(1:nabs,1:np) ) 
2211
2212
2213       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, "Pressure", id_var )
2214       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2215       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, p_mls )
2216       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2217
2218       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, "AbsorberAmountMLS", id_var )
2219       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2220       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, trace_mls_tmp )
2221       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2222
2223
2224!
2225!--    Write absorber amounts (mls) to trace_mls
2226       DO n = 1, num_trace_gases
2227          CALL getAbsorberIndex( TRIM( trace_names(n) ), id_abs )
2228
2229          trace_mls(n,1:np) = trace_mls_tmp(id_abs,1:np)
2230
2231!
2232!--       Replace missing values by zero
2233          WHERE ( trace_mls(n,:) > 2.0_wp ) 
2234             trace_mls(n,:) = 0.0_wp
2235          END WHERE
2236       END DO
2237
2238       DEALLOCATE ( trace_mls_tmp )
2239
2240       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
2241       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 551 )
2242
2243!
2244!--    Add extra pressure level for calculations of the trace gas paths
2245       ALLOCATE ( rrtm_play_tmp(1:nzt_rad+1) )
2246       ALLOCATE ( rrtm_plev_tmp(1:nzt_rad+2) )
2247
2248       rrtm_play_tmp(1:nzt_rad)   = rrtm_play(0,1:nzt_rad) 
2249       rrtm_plev_tmp(1:nzt_rad+1) = rrtm_plev(0,1:nzt_rad+1)
2250       rrtm_play_tmp(nzt_rad+1)   = rrtm_plev(0,nzt_rad+1) * 0.5_wp
2251       rrtm_plev_tmp(nzt_rad+2)   = MIN( 1.0E-4_wp, 0.25_wp                    &
2252                                         * rrtm_plev(0,nzt_rad+1) )
2253 
2254!
2255!--    Calculate trace gas path (zero at surface) with interpolation to the
2256!--    sounding levels
2257       ALLOCATE ( trace_mls_path(1:nzt_rad+2,1:num_trace_gases) )
2258
2259       trace_mls_path(nzb+1,:) = 0.0_wp
2260       
2261       DO k = nzb+2, nzt_rad+2
2262          DO m = 1, num_trace_gases
2263             trace_mls_path(k,m) = trace_mls_path(k-1,m)
2264
2265!
2266!--          When the pressure level is higher than the trace gas pressure
2267!--          level, assume that
2268             IF ( rrtm_plev_tmp(k-1) > p_mls(1) )  THEN             
2269               
2270                trace_mls_path(k,m) = trace_mls_path(k,m) + trace_mls(m,1)     &
2271                                      * ( rrtm_plev_tmp(k-1)                   &
2272                                          - MAX( p_mls(1), rrtm_plev_tmp(k) )  &
2273                                        ) / g
2274             ENDIF
2275
2276!
2277!--          Integrate for each sounding level from the contributing p_mls
2278!--          levels
2279             DO n = 2, np
2280!
2281!--             Limit p_mls so that it is within the model level
2282                p_mls_u = MIN( rrtm_plev_tmp(k-1),                             &
2283                          MAX( rrtm_plev_tmp(k), p_mls(n) ) )
2284                p_mls_l = MIN( rrtm_plev_tmp(k-1),                             &
2285                          MAX( rrtm_plev_tmp(k), p_mls(n-1) ) )
2286
2287                IF ( p_mls_l > p_mls_u )  THEN
2288
2289!
2290!--                Calculate weights for interpolation
2291                   p_mls_m = 0.5_wp * (p_mls_l + p_mls_u)
2292                   p_wgt_u = (p_mls(n-1) - p_mls_m) / (p_mls(n-1) - p_mls(n))
2293                   p_wgt_l = (p_mls_m - p_mls(n))   / (p_mls(n-1) - p_mls(n))
2294
2295!
2296!--                Add level to trace gas path
2297                   trace_mls_path(k,m) = trace_mls_path(k,m)                   &
2298                                         +  ( p_wgt_u * trace_mls(m,n)         &
2299                                            + p_wgt_l * trace_mls(m,n-1) )     &
2300                                         * (p_mls_l - p_mls_u) / g
2301                ENDIF
2302             ENDDO
2303
2304             IF ( rrtm_plev_tmp(k) < p_mls(np) )  THEN
2305                trace_mls_path(k,m) = trace_mls_path(k,m) + trace_mls(m,np)    &
2306                                      * ( MIN( rrtm_plev_tmp(k-1), p_mls(np) ) &
2307                                          - rrtm_plev_tmp(k)                   &
2308                                        ) / g 
2309             ENDIF 
2310          ENDDO
2311       ENDDO
2312
2313
2314!
2315!--    Prepare trace gas path profiles
2316       ALLOCATE ( trace_path_tmp(1:nzt_rad+1) )
2317
2318       DO m = 1, num_trace_gases
2319
2320          trace_path_tmp(1:nzt_rad+1) = ( trace_mls_path(2:nzt_rad+2,m)        &
2321                                       - trace_mls_path(1:nzt_rad+1,m) ) * g   &
2322                                       / ( rrtm_plev_tmp(1:nzt_rad+1)          &
2323                                       - rrtm_plev_tmp(2:nzt_rad+2) )
2324
2325!
2326!--       Save trace gas paths to the respective arrays
2327          SELECT CASE ( TRIM( trace_names(m) ) )
2328
2329             CASE ( 'O3' )
2330
2331                rrtm_o3vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2332
2333             CASE ( 'CO2' )
2334
2335                rrtm_co2vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2336
2337             CASE ( 'CH4' )
2338
2339                rrtm_ch4vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2340
2341             CASE ( 'N2O' )
2342
2343                rrtm_n2ovmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2344
2345             CASE ( 'O2' )
2346
2347                rrtm_o2vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2348
2349             CASE ( 'CFC11' )
2350
2351                rrtm_cfc11vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2352
2353             CASE ( 'CFC12' )
2354
2355                rrtm_cfc12vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2356
2357             CASE ( 'CFC22' )
2358
2359                rrtm_cfc22vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2360
2361             CASE ( 'CCL4' )
2362
2363                rrtm_ccl4vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2364
2365             CASE DEFAULT
2366
2367          END SELECT
2368
2369       ENDDO
2370
2371       DEALLOCATE ( trace_path_tmp )
2372       DEALLOCATE ( trace_mls_path )
2373       DEALLOCATE ( rrtm_play_tmp )
2374       DEALLOCATE ( rrtm_plev_tmp )
2375       DEALLOCATE ( trace_mls )
2376       DEALLOCATE ( p_mls )
2377
2378    END SUBROUTINE read_trace_gas_data
2379
2380
2381    SUBROUTINE netcdf_handle_error_rad( routine_name, errno )
2382
2383       USE control_parameters,                                                 &
2384           ONLY:  message_string
2385
2386       USE NETCDF
2387
2388       USE pegrid
2389
2390       IMPLICIT NONE
2391
2392       CHARACTER(LEN=6) ::  message_identifier
2393       CHARACTER(LEN=*) ::  routine_name
2394
2395       INTEGER(iwp) ::  errno
2396
2397       IF ( nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN
2398
2399          WRITE( message_identifier, '(''NC'',I4.4)' )  errno
2400          message_string = TRIM( NF90_STRERROR( nc_stat ) )
2401
2402          CALL message( routine_name, message_identifier, 2, 2, 0, 6, 1 )
2403
2404       ENDIF
2405
2406    END SUBROUTINE netcdf_handle_error_rad
2407#endif
2408
2409
2410!------------------------------------------------------------------------------!
2411! Description:
2412! ------------
2413!> Calculate temperature tendency due to radiative cooling/heating.
2414!> Cache-optimized version.
2415!------------------------------------------------------------------------------!
2416 SUBROUTINE radiation_tendency_ij ( i, j, tend )
2417
2418    USE cloud_parameters,                                                      &
2419        ONLY:  pt_d_t
2420
2421    IMPLICIT NONE
2422
2423    INTEGER(iwp) :: i, j, k !< loop indices
2424
2425    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) :: tend !< pt tendency term
2426
2427    IF ( radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
2428#if defined  ( __rrtmg )
2429!
2430!--    Calculate tendency based on heating rate
2431       DO k = nzb+1, nzt+1
2432          tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + (rad_lw_hr(k,j,i) + rad_sw_hr(k,j,i))    &
2433                                         * pt_d_t(k) * d_seconds_hour
2434       ENDDO
2435#endif
2436    ENDIF
2437
2438    END SUBROUTINE radiation_tendency_ij
2439
2440
2441!------------------------------------------------------------------------------!
2442! Description:
2443! ------------
2444!> Calculate temperature tendency due to radiative cooling/heating.
2445!> Vector-optimized version
2446!------------------------------------------------------------------------------!
2447 SUBROUTINE radiation_tendency ( tend )
2448
2449    USE cloud_parameters,                                                      &
2450        ONLY:  pt_d_t
2451
2452    USE indices,                                                               &
2453        ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2454
2455    IMPLICIT NONE
2456
2457    INTEGER(iwp) :: i, j, k !< loop indices
2458
2459    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) :: tend !< pt tendency term
2460
2461    IF ( radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
2462#if defined  ( __rrtmg )
2463!
2464!--    Calculate tendency based on heating rate
2465       DO  i = nxl, nxr
2466          DO  j = nys, nyn
2467             DO k = nzb+1, nzt+1
2468                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + ( rad_lw_hr(k,j,i)                 &
2469                                          +  rad_sw_hr(k,j,i) ) * pt_d_t(k)    &
2470                                          * d_seconds_hour
2471             ENDDO
2472          ENDDO
2473       ENDDO
2474#endif
2475    ENDIF
2476
2477
2478 END SUBROUTINE radiation_tendency
2479
2480!------------------------------------------------------------------------------!
2481!
2482! Description:
2483! ------------
2484!> Subroutine for averaging 3D data
2485!------------------------------------------------------------------------------!
2486SUBROUTINE radiation_3d_data_averaging( mode, variable )
2487 
2488
2489    USE control_parameters
2490
2491    USE indices
2492
2493    USE kinds
2494
2495    IMPLICIT NONE
2496
2497    CHARACTER (LEN=*) ::  mode    !<
2498    CHARACTER (LEN=*) :: variable !<
2499
2500    INTEGER(iwp) ::  i !<
2501    INTEGER(iwp) ::  j !<
2502    INTEGER(iwp) ::  k !<
2503
2504    IF ( mode == 'allocate' )  THEN
2505
2506       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2507
2508             CASE ( 'rad_net*' )
2509                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_net_av ) )  THEN
2510                   ALLOCATE( rad_net_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2511                ENDIF
2512                rad_net_av = 0.0_wp
2513
2514             CASE ( 'rad_lw_in' )
2515                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_in_av ) )  THEN
2516                   ALLOCATE( rad_lw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2517                ENDIF
2518                rad_lw_in_av = 0.0_wp
2519
2520             CASE ( 'rad_lw_out' )
2521                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_out_av ) )  THEN
2522                   ALLOCATE( rad_lw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2523                ENDIF
2524                rad_lw_out_av = 0.0_wp
2525
2526             CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
2527                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_cs_hr_av ) )  THEN
2528                   ALLOCATE( rad_lw_cs_hr_av(nzb+1:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2529                ENDIF
2530                rad_lw_cs_hr_av = 0.0_wp
2531
2532             CASE ( 'rad_lw_hr' )
2533                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_hr_av ) )  THEN
2534                   ALLOCATE( rad_lw_hr_av(nzb+1:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2535                ENDIF
2536                rad_lw_hr_av = 0.0_wp
2537
2538             CASE ( 'rad_sw_in' )
2539                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_in_av ) )  THEN
2540                   ALLOCATE( rad_sw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2541                ENDIF
2542                rad_sw_in_av = 0.0_wp
2543
2544             CASE ( 'rad_sw_out' )
2545                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_out_av ) )  THEN
2546                   ALLOCATE( rad_sw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2547                ENDIF
2548                rad_sw_out_av = 0.0_wp
2549
2550             CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
2551                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_cs_hr_av ) )  THEN
2552                   ALLOCATE( rad_sw_cs_hr_av(nzb+1:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2553                ENDIF
2554                rad_sw_cs_hr_av = 0.0_wp
2555
2556             CASE ( 'rad_sw_hr' )
2557                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_hr_av ) )  THEN
2558                   ALLOCATE( rad_sw_hr_av(nzb+1:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2559                ENDIF
2560                rad_sw_hr_av = 0.0_wp
2561
2562          CASE DEFAULT
2563             CONTINUE
2564
2565       END SELECT
2566
2567    ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
2568
2569       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2570
2571          CASE ( 'rad_net*' )
2572             DO  i = nxlg, nxrg
2573                DO  j = nysg, nyng
2574                   rad_net_av(j,i) = rad_net_av(j,i) + rad_net(j,i)
2575                ENDDO
2576             ENDDO
2577
2578          CASE ( 'rad_lw_in' )
2579             DO  i = nxlg, nxrg
2580                DO  j = nysg, nyng
2581                   DO  k = nzb, nzt+1
2582                      rad_lw_in_av(k,j,i) = rad_lw_in_av(k,j,i) + rad_lw_in(k,j,i)
2583                   ENDDO
2584                ENDDO
2585             ENDDO
2586
2587          CASE ( 'rad_lw_out' )
2588             DO  i = nxlg, nxrg
2589                DO  j = nysg, nyng
2590                   DO  k = nzb, nzt+1
2591                      rad_lw_out_av(k,j,i) = rad_lw_out_av(k,j,i)              &
2592                                             + rad_lw_out(k,j,i)
2593                   ENDDO
2594                ENDDO
2595             ENDDO
2596
2597          CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
2598             DO  i = nxlg, nxrg
2599                DO  j = nysg, nyng
2600                   DO  k = nzb, nzt+1
2601                      rad_lw_cs_hr_av(k,j,i) = rad_lw_cs_hr_av(k,j,i)          &
2602                                               + rad_lw_cs_hr(k,j,i)
2603                   ENDDO
2604                ENDDO
2605             ENDDO
2606
2607          CASE ( 'rad_lw_hr' )
2608             DO  i = nxlg, nxrg
2609                DO  j = nysg, nyng
2610                   DO  k = nzb, nzt+1
2611                      rad_lw_hr_av(k,j,i) = rad_lw_hr_av(k,j,i)                &
2612                                            + rad_lw_hr(k,j,i)
2613                   ENDDO
2614                ENDDO
2615             ENDDO
2616
2617          CASE ( 'rad_sw_in' )
2618             DO  i = nxlg, nxrg
2619                DO  j = nysg, nyng
2620                   DO  k = nzb, nzt+1
2621                      rad_sw_in_av(k,j,i) = rad_sw_in_av(k,j,i)                &
2622                                            + rad_sw_in(k,j,i)
2623                   ENDDO
2624                ENDDO
2625             ENDDO
2626
2627          CASE ( 'rad_sw_out' )
2628             DO  i = nxlg, nxrg
2629                DO  j = nysg, nyng
2630                   DO  k = nzb, nzt+1
2631                      rad_sw_out_av(k,j,i) = rad_sw_out_av(k,j,i)              &
2632                                             + rad_sw_out(k,j,i)
2633                   ENDDO
2634                ENDDO
2635             ENDDO
2636
2637          CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
2638             DO  i = nxlg, nxrg
2639                DO  j = nysg, nyng
2640                   DO  k = nzb, nzt+1
2641                      rad_sw_cs_hr_av(k,j,i) = rad_sw_cs_hr_av(k,j,i)          &
2642                                               + rad_sw_cs_hr(k,j,i)
2643                   ENDDO
2644                ENDDO
2645             ENDDO
2646
2647          CASE ( 'rad_sw_hr' )
2648             DO  i = nxlg, nxrg
2649                DO  j = nysg, nyng
2650                   DO  k = nzb, nzt+1
2651                      rad_sw_hr_av(k,j,i) = rad_sw_hr_av(k,j,i)                &
2652                                            + rad_sw_hr(k,j,i)
2653                   ENDDO
2654                ENDDO
2655             ENDDO
2656
2657          CASE DEFAULT
2658             CONTINUE
2659
2660       END SELECT
2661
2662    ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
2663
2664       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2665
2666         CASE ( 'rad_net*' )
2667             DO  i = nxlg, nxrg
2668                DO  j = nysg, nyng
2669                   rad_net_av(j,i) = rad_net_av(j,i) / REAL( average_count_3d, &
2670                                     KIND=wp )
2671                ENDDO
2672             ENDDO
2673
2674          CASE ( 'rad_lw_in' )
2675             DO  i = nxlg, nxrg
2676                DO  j = nysg, nyng
2677                   DO  k = nzb, nzt+1
2678                      rad_lw_in_av(k,j,i) = rad_lw_in_av(k,j,i)                &
2679                                            / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2680                   ENDDO
2681                ENDDO
2682             ENDDO
2683
2684          CASE ( 'rad_lw_out' )
2685             DO  i = nxlg, nxrg
2686                DO  j = nysg, nyng
2687                   DO  k = nzb, nzt+1
2688                      rad_lw_out_av(k,j,i) = rad_lw_out_av(k,j,i)              &
2689                                             / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2690                   ENDDO
2691                ENDDO
2692             ENDDO
2693
2694          CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
2695             DO  i = nxlg, nxrg
2696                DO  j = nysg, nyng
2697                   DO  k = nzb, nzt+1
2698                      rad_lw_cs_hr_av(k,j,i) = rad_lw_cs_hr_av(k,j,i)          &
2699                                             / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2700                   ENDDO
2701                ENDDO
2702             ENDDO
2703
2704          CASE ( 'rad_lw_hr' )
2705             DO  i = nxlg, nxrg
2706                DO  j = nysg, nyng
2707                   DO  k = nzb, nzt+1
2708                      rad_lw_hr_av(k,j,i) = rad_lw_hr_av(k,j,i)                &
2709                                            / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2710                   ENDDO
2711                ENDDO
2712             ENDDO
2713
2714          CASE ( 'rad_sw_in' )
2715             DO  i = nxlg, nxrg
2716                DO  j = nysg, nyng
2717                   DO  k = nzb, nzt+1
2718                      rad_sw_in_av(k,j,i) = rad_sw_in_av(k,j,i)                &
2719                                            / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2720                   ENDDO
2721                ENDDO
2722             ENDDO
2723
2724          CASE ( 'rad_sw_out' )
2725             DO  i = nxlg, nxrg
2726                DO  j = nysg, nyng
2727                   DO  k = nzb, nzt+1
2728                      rad_sw_out_av(k,j,i) = rad_sw_out_av(k,j,i)              &
2729                                             / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2730                   ENDDO
2731                ENDDO
2732             ENDDO
2733
2734          CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
2735             DO  i = nxlg, nxrg
2736                DO  j = nysg, nyng
2737                   DO  k = nzb, nzt+1
2738                      rad_sw_cs_hr_av(k,j,i) = rad_sw_cs_hr_av(k,j,i)          &
2739                                             / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2740                   ENDDO
2741                ENDDO
2742             ENDDO
2743
2744          CASE ( 'rad_sw_hr' )
2745             DO  i = nxlg, nxrg
2746                DO  j = nysg, nyng
2747                   DO  k = nzb, nzt+1
2748                      rad_sw_hr_av(k,j,i) = rad_sw_hr_av(k,j,i)                &
2749                                            / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2750                   ENDDO
2751                ENDDO
2752             ENDDO
2753
2754       END SELECT
2755
2756    ENDIF
2757
2758END SUBROUTINE radiation_3d_data_averaging
2759
2760
2761!------------------------------------------------------------------------------!
2762!
2763! Description:
2764! ------------
2765!> Subroutine defining appropriate grid for netcdf variables.
2766!> It is called out from subroutine netcdf.
2767!------------------------------------------------------------------------------!
2768SUBROUTINE radiation_define_netcdf_grid( var, found, grid_x, grid_y, grid_z )
2769   
2770    IMPLICIT NONE
2771
2772    CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)  ::  var         !<
2773    LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
2774    CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
2775    CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
2776    CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
2777
2778    found  = .TRUE.
2779
2780
2781!
2782!-- Check for the grid
2783    SELECT CASE ( TRIM( var ) )
2784
2785       CASE ( 'rad_lw_cs_hr', 'rad_lw_hr', 'rad_sw_cs_hr', 'rad_sw_hr',        &
2786              'rad_lw_cs_hr_xy', 'rad_lw_hr_xy', 'rad_sw_cs_hr_xy',            &
2787              'rad_sw_hr_xy', 'rad_lw_cs_hr_xz', 'rad_lw_hr_xz',               &
2788              'rad_sw_cs_hr_xz', 'rad_sw_hr_xz', 'rad_lw_cs_hr_yz',            &
2789              'rad_lw_hr_yz', 'rad_sw_cs_hr_yz', 'rad_sw_hr_yz' )
2790          grid_x = 'x'
2791          grid_y = 'y'
2792          grid_z = 'zu'
2793
2794       CASE ( 'rad_lw_in', 'rad_lw_out', 'rad_sw_in', 'rad_sw_out',            &
2795              'rad_lw_in_xy', 'rad_lw_out_xy', 'rad_sw_in_xy','rad_sw_out_xy', &
2796              'rad_lw_in_xz', 'rad_lw_out_xz', 'rad_sw_in_xz','rad_sw_out_xz', &
2797              'rad_lw_in_yz', 'rad_lw_out_yz', 'rad_sw_in_yz','rad_sw_out_yz' )
2798          grid_x = 'x'
2799          grid_y = 'y'
2800          grid_z = 'zw'
2801
2802
2803       CASE DEFAULT
2804          found  = .FALSE.
2805          grid_x = 'none'
2806          grid_y = 'none'
2807          grid_z = 'none'
2808
2809        END SELECT
2810
2811    END SUBROUTINE radiation_define_netcdf_grid
2812
2813!------------------------------------------------------------------------------!
2814!
2815! Description:
2816! ------------
2817!> Subroutine defining 3D output variables
2818!------------------------------------------------------------------------------!
2819 SUBROUTINE radiation_data_output_2d( av, variable, found, grid, mode,         &
2820                                      local_pf, two_d )
2821 
2822    USE indices
2823
2824    USE kinds
2825
2826
2827    IMPLICIT NONE
2828
2829    CHARACTER (LEN=*) ::  grid     !<
2830    CHARACTER (LEN=*) ::  mode     !<
2831    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
2832
2833    INTEGER(iwp) ::  av !<
2834    INTEGER(iwp) ::  i  !<
2835    INTEGER(iwp) ::  j  !<
2836    INTEGER(iwp) ::  k  !<
2837
2838    LOGICAL      ::  found !<
2839    LOGICAL      ::  two_d !< flag parameter that indicates 2D variables (horizontal cross sections)
2840
2841    REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb:nzt+1) ::  local_pf !<
2842
2843    found = .TRUE.
2844
2845    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2846
2847       CASE ( 'rad_net*_xy' )        ! 2d-array
2848          IF ( av == 0 ) THEN
2849             DO  i = nxl, nxr
2850                DO  j = nys, nyn
2851                   local_pf(i,j,nzb+1) = rad_net(j,i)
2852                ENDDO
2853             ENDDO
2854          ELSE
2855             DO  i = nxl, nxr
2856                DO  j = nys, nyn 
2857                   local_pf(i,j,nzb+1) = rad_net_av(j,i)
2858                ENDDO
2859             ENDDO
2860          ENDIF
2861          two_d = .TRUE.
2862          grid = 'zu1'
2863
2864 
2865       CASE ( 'rad_lw_in_xy', 'rad_lw_in_xz', 'rad_lw_in_yz' )
2866          IF ( av == 0 ) THEN
2867             DO  i = nxl, nxr
2868                DO  j = nys, nyn
2869                   DO  k = nzb, nzt+1
2870                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_in(k,j,i)
2871                   ENDDO
2872                ENDDO
2873             ENDDO
2874          ELSE
2875             DO  i = nxl, nxr
2876                DO  j = nys, nyn 
2877                   DO  k = nzb, nzt+1
2878                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_in_av(k,j,i)
2879                   ENDDO
2880                ENDDO
2881             ENDDO
2882          ENDIF
2883          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zu'
2884
2885       CASE ( 'rad_lw_out_xy', 'rad_lw_out_xz', 'rad_lw_out_yz' )
2886          IF ( av == 0 ) THEN
2887             DO  i = nxl, nxr
2888                DO  j = nys, nyn
2889                   DO  k = nzb, nzt+1
2890                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_out(k,j,i)
2891                   ENDDO
2892                ENDDO
2893             ENDDO
2894          ELSE
2895             DO  i = nxl, nxr
2896                DO  j = nys, nyn 
2897                   DO  k = nzb, nzt+1
2898                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_out_av(k,j,i)
2899                   ENDDO
2900                ENDDO
2901             ENDDO
2902          ENDIF   
2903          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zu'
2904
2905       CASE ( 'rad_lw_cs_hr_xy', 'rad_lw_cs_hr_xz', 'rad_lw_cs_hr_yz' )
2906          IF ( av == 0 ) THEN
2907             DO  i = nxl, nxr
2908                DO  j = nys, nyn
2909                   DO  k = nzb, nzt+1
2910                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr(k,j,i)
2911                   ENDDO
2912                ENDDO
2913             ENDDO
2914          ELSE
2915             DO  i = nxl, nxr
2916                DO  j = nys, nyn 
2917                   DO  k = nzb, nzt+1
2918                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr_av(k,j,i)
2919                   ENDDO
2920                ENDDO
2921             ENDDO
2922          ENDIF
2923          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zw'
2924
2925       CASE ( 'rad_lw_hr_xy', 'rad_lw_hr_xz', 'rad_lw_hr_yz' )
2926          IF ( av == 0 ) THEN
2927             DO  i = nxl, nxr
2928                DO  j = nys, nyn
2929                   DO  k = nzb, nzt+1
2930                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr(k,j,i)
2931                   ENDDO
2932                ENDDO
2933             ENDDO
2934          ELSE
2935             DO  i = nxl, nxr
2936                DO  j = nys, nyn 
2937                   DO  k = nzb, nzt+1
2938                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr_av(k,j,i)
2939                   ENDDO
2940                ENDDO
2941             ENDDO
2942          ENDIF
2943          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zw'
2944
2945       CASE ( 'rad_sw_in_xy', 'rad_sw_in_xz', 'rad_sw_in_yz' )
2946          IF ( av == 0 ) THEN
2947             DO  i = nxl, nxr
2948                DO  j = nys, nyn
2949                   DO  k = nzb, nzt+1
2950                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_in(k,j,i)
2951                   ENDDO
2952                ENDDO
2953             ENDDO
2954          ELSE
2955             DO  i = nxl, nxr
2956                DO  j = nys, nyn 
2957                   DO  k = nzb, nzt+1
2958                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_in_av(k,j,i)
2959                   ENDDO
2960                ENDDO
2961             ENDDO
2962          ENDIF
2963          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zu'
2964
2965       CASE ( 'rad_sw_out_xy', 'rad_sw_out_xz', 'rad_sw_out_yz' )
2966          IF ( av == 0 ) THEN
2967             DO  i = nxl, nxr
2968                DO  j = nys, nyn
2969                   DO  k = nzb, nzt+1
2970                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_out(k,j,i)
2971                   ENDDO
2972                ENDDO
2973             ENDDO
2974          ELSE
2975             DO  i = nxl, nxr
2976                DO  j = nys, nyn 
2977                   DO  k = nzb, nzt+1
2978                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_out_av(k,j,i)
2979                   ENDDO
2980                ENDDO
2981             ENDDO
2982          ENDIF
2983          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zu'
2984
2985       CASE ( 'rad_sw_cs_hr_xy', 'rad_sw_cs_hr_xz', 'rad_sw_cs_hr_yz' )
2986          IF ( av == 0 ) THEN
2987             DO  i = nxl, nxr
2988                DO  j = nys, nyn
2989                   DO  k = nzb, nzt+1
2990                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr(k,j,i)
2991                   ENDDO
2992                ENDDO
2993             ENDDO
2994          ELSE
2995             DO  i = nxl, nxr
2996                DO  j = nys, nyn 
2997                   DO  k = nzb, nzt+1
2998                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr_av(k,j,i)
2999                   ENDDO
3000                ENDDO
3001             ENDDO
3002          ENDIF
3003          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zw'
3004
3005       CASE ( 'rad_sw_hr_xy', 'rad_sw_hr_xz', 'rad_sw_hr_yz' )
3006          IF ( av == 0 ) THEN
3007             DO  i = nxl, nxr
3008                DO  j = nys, nyn
3009                   DO  k = nzb, nzt+1
3010                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr(k,j,i)
3011                   ENDDO
3012                ENDDO
3013             ENDDO
3014          ELSE
3015             DO  i = nxl, nxr
3016                DO  j = nys, nyn 
3017                   DO  k = nzb, nzt+1
3018                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr_av(k,j,i)
3019                   ENDDO
3020                ENDDO
3021             ENDDO
3022          ENDIF
3023          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zw'
3024
3025       CASE DEFAULT
3026          found = .FALSE.
3027          grid  = 'none'
3028
3029    END SELECT
3030 
3031 END SUBROUTINE radiation_data_output_2d
3032
3033
3034!------------------------------------------------------------------------------!
3035!
3036! Description:
3037! ------------
3038!> Subroutine defining 3D output variables
3039!------------------------------------------------------------------------------!
3040 SUBROUTINE radiation_data_output_3d( av, variable, found, local_pf )
3041 
3042
3043    USE indices
3044
3045    USE kinds
3046
3047
3048    IMPLICIT NONE
3049
3050    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
3051
3052    INTEGER(iwp) ::  av    !<
3053    INTEGER(iwp) ::  i     !<
3054    INTEGER(iwp) ::  j     !<
3055    INTEGER(iwp) ::  k     !<
3056
3057    LOGICAL      ::  found !<
3058
3059    REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb:nzt+1) ::  local_pf !<
3060
3061
3062    found = .TRUE.
3063
3064
3065    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
3066
3067      CASE ( 'rad_sw_in' )
3068         IF ( av == 0 )  THEN
3069            DO  i = nxl, nxr
3070               DO  j = nys, nyn
3071                  DO  k = nzb, nzt+1
3072                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_in(k,j,i)
3073                  ENDDO
3074               ENDDO
3075            ENDDO
3076         ELSE
3077            DO  i = nxl, nxr
3078               DO  j = nys, nyn
3079                  DO  k = nzb, nzt+1
3080                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_in_av(k,j,i)
3081                  ENDDO
3082               ENDDO
3083            ENDDO
3084         ENDIF
3085
3086      CASE ( 'rad_sw_out' )
3087         IF ( av == 0 )  THEN
3088            DO  i = nxl, nxr
3089               DO  j = nys, nyn
3090                  DO  k = nzb, nzt+1
3091                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_out(k,j,i)
3092                  ENDDO
3093               ENDDO
3094            ENDDO
3095         ELSE
3096            DO  i = nxl, nxr
3097               DO  j = nys, nyn
3098                  DO  k = nzb, nzt+1
3099                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_out_av(k,j,i)
3100                  ENDDO
3101               ENDDO
3102            ENDDO
3103         ENDIF
3104
3105      CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
3106         IF ( av == 0 )  THEN
3107            DO  i = nxl, nxr
3108               DO  j = nys, nyn
3109                  DO  k = nzb, nzt+1
3110                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr(k,j,i)
3111                  ENDDO
3112               ENDDO
3113            ENDDO
3114         ELSE
3115            DO  i = nxl, nxr
3116               DO  j = nys, nyn
3117                  DO  k = nzb, nzt+1
3118                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr_av(k,j,i)
3119                  ENDDO
3120               ENDDO
3121            ENDDO
3122         ENDIF
3123
3124      CASE ( 'rad_sw_hr' )
3125         IF ( av == 0 )  THEN
3126            DO  i = nxl, nxr
3127               DO  j = nys, nyn
3128                  DO  k = nzb, nzt+1
3129                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr(k,j,i)
3130                  ENDDO
3131               ENDDO
3132            ENDDO
3133         ELSE
3134            DO  i = nxl, nxr
3135               DO  j = nys, nyn
3136                  DO  k = nzb, nzt+1
3137                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr_av(k,j,i)
3138                  ENDDO
3139               ENDDO
3140            ENDDO
3141         ENDIF
3142
3143      CASE ( 'rad_lw_in' )
3144         IF ( av == 0 )  THEN
3145            DO  i = nxl, nxr
3146               DO  j = nys, nyn
3147                  DO  k = nzb, nzt+1
3148                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_in(k,j,i)
3149                  ENDDO
3150               ENDDO
3151            ENDDO
3152         ELSE
3153            DO  i = nxl, nxr
3154               DO  j = nys, nyn
3155                  DO  k = nzb, nzt+1
3156                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_in_av(k,j,i)
3157                  ENDDO
3158               ENDDO
3159            ENDDO
3160         ENDIF
3161
3162      CASE ( 'rad_lw_out' )
3163         IF ( av == 0 )  THEN
3164            DO  i = nxl, nxr
3165               DO  j = nys, nyn
3166                  DO  k = nzb, nzt+1
3167                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_out(k,j,i)
3168                  ENDDO
3169               ENDDO
3170            ENDDO
3171         ELSE
3172            DO  i = nxl, nxr
3173               DO  j = nys, nyn
3174                  DO  k = nzb, nzt+1
3175                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_out_av(k,j,i)
3176                  ENDDO
3177               ENDDO
3178            ENDDO
3179         ENDIF
3180
3181      CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
3182         IF ( av == 0 )  THEN
3183            DO  i = nxl, nxr
3184               DO  j = nys, nyn
3185                  DO  k = nzb, nzt+1
3186                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr(k,j,i)
3187                  ENDDO
3188               ENDDO
3189            ENDDO
3190         ELSE
3191            DO  i = nxl, nxr
3192               DO  j = nys, nyn
3193                  DO  k = nzb, nzt+1
3194                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr_av(k,j,i)
3195                  ENDDO
3196               ENDDO
3197            ENDDO
3198         ENDIF
3199
3200      CASE ( 'rad_lw_hr' )
3201         IF ( av == 0 )  THEN
3202            DO  i = nxl, nxr
3203               DO  j = nys, nyn
3204                  DO  k = nzb, nzt+1
3205                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr(k,j,i)
3206                  ENDDO
3207               ENDDO
3208            ENDDO
3209         ELSE
3210            DO  i = nxl, nxr
3211               DO  j = nys, nyn
3212                  DO  k = nzb, nzt+1
3213                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr_av(k,j,i)
3214                  ENDDO
3215               ENDDO
3216            ENDDO
3217         ENDIF
3218
3219       CASE DEFAULT
3220          found = .FALSE.
3221
3222    END SELECT
3223
3224
3225 END SUBROUTINE radiation_data_output_3d
3226
3227!------------------------------------------------------------------------------!
3228!
3229! Description:
3230! ------------
3231!> Subroutine defining masked data output
3232!------------------------------------------------------------------------------!
3233 SUBROUTINE radiation_data_output_mask( av, variable, found, local_pf )
3234 
3235    USE control_parameters
3236       
3237    USE indices
3238   
3239    USE kinds
3240   
3241
3242    IMPLICIT NONE
3243
3244    CHARACTER (LEN=*) ::  variable   !<
3245
3246    INTEGER(iwp) ::  av   !<
3247    INTEGER(iwp) ::  i    !<
3248    INTEGER(iwp) ::  j    !<
3249    INTEGER(iwp) ::  k    !<
3250
3251    LOGICAL ::  found     !<
3252
3253    REAL(wp),                                                                  &
3254       DIMENSION(mask_size_l(mid,1),mask_size_l(mid,2),mask_size_l(mid,3)) ::  &
3255          local_pf   !<
3256
3257
3258    found = .TRUE.
3259
3260    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
3261
3262
3263       CASE ( 'rad_lw_in' )
3264          IF ( av == 0 )  THEN
3265             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3266                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3267                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3268                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_in(mask_k(mid,k),              &
3269                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3270                    ENDDO
3271                 ENDDO
3272              ENDDO
3273          ELSE
3274             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3275                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3276                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3277                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_in_av(mask_k(mid,k),           &
3278                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3279                   ENDDO
3280                ENDDO
3281             ENDDO
3282          ENDIF
3283
3284       CASE ( 'rad_lw_out' )
3285          IF ( av == 0 )  THEN
3286             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3287                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3288                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3289                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_out(mask_k(mid,k),             &
3290                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3291                    ENDDO
3292                 ENDDO
3293              ENDDO
3294          ELSE
3295             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3296                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3297                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3298                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_out_av(mask_k(mid,k),          &
3299                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3300                   ENDDO
3301                ENDDO
3302             ENDDO
3303          ENDIF
3304
3305       CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
3306          IF ( av == 0 )  THEN
3307             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3308                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3309                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3310                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr(mask_k(mid,k),           &
3311                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3312                    ENDDO
3313                 ENDDO
3314              ENDDO
3315          ELSE
3316             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3317                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3318                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3319                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr_av(mask_k(mid,k),        &
3320                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3321                   ENDDO
3322                ENDDO
3323             ENDDO
3324          ENDIF
3325
3326       CASE ( 'rad_lw_hr' )
3327          IF ( av == 0 )  THEN
3328             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3329                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3330                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3331                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr(mask_k(mid,k),              &
3332                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3333                    ENDDO
3334                 ENDDO
3335              ENDDO
3336          ELSE
3337             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3338                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3339                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3340                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr_av(mask_k(mid,k),           &
3341                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3342                   ENDDO
3343                ENDDO
3344             ENDDO
3345          ENDIF
3346
3347       CASE ( 'rad_sw_in' )
3348          IF ( av == 0 )  THEN
3349             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3350                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3351                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3352                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_in(mask_k(mid,k),              &
3353                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3354                    ENDDO
3355                 ENDDO
3356              ENDDO
3357          ELSE
3358             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3359                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3360                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3361                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_in_av(mask_k(mid,k),           &
3362                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3363                   ENDDO
3364                ENDDO
3365             ENDDO
3366          ENDIF
3367
3368       CASE ( 'rad_sw_out' )
3369          IF ( av == 0 )  THEN
3370             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3371                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3372                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3373                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_out(mask_k(mid,k),             &
3374                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3375                    ENDDO
3376                 ENDDO
3377              ENDDO
3378          ELSE
3379             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3380                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3381                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3382                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_out_av(mask_k(mid,k),          &
3383                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3384                   ENDDO
3385                ENDDO
3386             ENDDO
3387          ENDIF
3388
3389       CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
3390          IF ( av == 0 )  THEN
3391             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3392                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3393                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3394                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr(mask_k(mid,k),           &
3395                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3396                    ENDDO
3397                 ENDDO
3398              ENDDO
3399          ELSE
3400             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3401                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3402                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3403                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr_av(mask_k(mid,k),        &
3404                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3405                   ENDDO
3406                ENDDO
3407             ENDDO
3408          ENDIF
3409
3410       CASE ( 'rad_sw_hr' )
3411          IF ( av == 0 )  THEN
3412             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3413                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3414                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3415                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr(mask_k(mid,k),              &
3416                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3417                    ENDDO
3418                 ENDDO
3419              ENDDO
3420          ELSE
3421             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3422                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3423                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3424                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr_av(mask_k(mid,k),           &
3425                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3426                   ENDDO
3427                ENDDO
3428             ENDDO
3429          ENDIF
3430
3431       CASE DEFAULT
3432          found = .FALSE.
3433
3434    END SELECT
3435
3436
3437 END SUBROUTINE radiation_data_output_mask
3438
3439
3440!------------------------------------------------------------------------------!
3441!
3442! Description:
3443! ------------
3444!> Subroutine defines masked output variables
3445!------------------------------------------------------------------------------!
3446 SUBROUTINE radiation_last_actions
3447 
3448
3449    USE control_parameters
3450       
3451    USE kinds
3452
3453    IMPLICIT NONE
3454
3455    IF ( write_binary )  THEN
3456       IF ( ALLOCATED( rad_net ) )  THEN
3457          WRITE ( 14 )  'rad_net             ';  WRITE ( 14 )  rad_net 
3458       ENDIF
3459       IF ( ALLOCATED( rad_net_av ) )  THEN
3460          WRITE ( 14 )  'rad_net_av          ';  WRITE ( 14 )  rad_net_av 
3461       ENDIF 
3462       IF ( ALLOCATED( rad_lw_in ) )  THEN
3463          WRITE ( 14 )  'rad_lw_in           ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_in 
3464       ENDIF
3465       IF ( ALLOCATED( rad_lw_in_av ) )  THEN
3466          WRITE ( 14 )  'rad_lw_in_av        ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_in_av 
3467       ENDIF
3468       IF ( ALLOCATED( rad_lw_out ) )  THEN
3469          WRITE ( 14 )  'rad_lw_out          ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_out 
3470       ENDIF
3471       IF ( ALLOCATED( rad_lw_out_av ) )  THEN
3472          WRITE ( 14 )  'rad_lw_out_av       ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_out_av 
3473       ENDIF
3474       IF ( ALLOCATED( rad_lw_out_change_0 ) )  THEN
3475          WRITE ( 14 )  'rad_lw_out_change_0 '
3476          WRITE ( 14 )  rad_lw_out_change_0
3477       ENDIF
3478       IF ( ALLOCATED( rad_lw_cs_hr ) )  THEN
3479          WRITE ( 14 )  'rad_lw_cs_hr        ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_cs_hr
3480       ENDIF
3481       IF ( ALLOCATED( rad_lw_cs_hr_av ) )  THEN
3482          WRITE ( 14 )  'rad_lw_cs_hr_av     ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_cs_hr_av
3483       ENDIF
3484       IF ( ALLOCATED( rad_lw_hr ) )  THEN
3485          WRITE ( 14 )  'rad_lw_hr           ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_hr
3486       ENDIF
3487       IF ( ALLOCATED( rad_lw_hr_av ) )  THEN
3488          WRITE ( 14 )  'rad_lw_hr_av        ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_hr_av
3489       ENDIF
3490       IF ( ALLOCATED( rad_sw_in ) )  THEN
3491          WRITE ( 14 )  'rad_sw_in           ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_in 
3492       ENDIF
3493       IF ( ALLOCATED( rad_sw_in_av ) )  THEN
3494          WRITE ( 14 )  'rad_sw_in_av        ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_in_av 
3495       ENDIF
3496       IF ( ALLOCATED( rad_sw_out ) )  THEN
3497          WRITE ( 14 )  'rad_sw_out          ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_out 
3498       ENDIF
3499       IF ( ALLOCATED( rad_sw_out_av ) )  THEN
3500          WRITE ( 14 )  'rad_sw_out_av       ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_out_av 
3501       ENDIF
3502       IF ( ALLOCATED( rad_sw_cs_hr ) )  THEN
3503          WRITE ( 14 )  'rad_sw_cs_hr        ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_cs_hr
3504       ENDIF
3505       IF ( ALLOCATED( rad_sw_cs_hr_av ) )  THEN
3506          WRITE ( 14 )  'rad_sw_cs_hr_av     ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_cs_hr_av
3507       ENDIF
3508       IF ( ALLOCATED( rad_sw_hr ) )  THEN
3509          WRITE ( 14 )  'rad_sw_hr           ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_hr
3510       ENDIF
3511       IF ( ALLOCATED( rad_sw_hr_av ) )  THEN
3512          WRITE ( 14 )  'rad_sw_hr_av        ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_hr_av
3513       ENDIF
3514
3515       WRITE ( 14 )  '*** end rad ***     '
3516
3517    ENDIF
3518
3519 END SUBROUTINE radiation_last_actions
3520
3521
3522SUBROUTINE radiation_read_restart_data( i, nxlfa, nxl_on_file, nxrfa,          &
3523                                        nxr_on_file, nynfa, nyn_on_file, nysfa,&
3524                                        nys_on_file, offset_xa, offset_ya,     &
3525                                        overlap_count, tmp_2d, tmp_3d )
3526 
3527
3528    USE control_parameters
3529       
3530    USE indices
3531   
3532    USE kinds
3533   
3534    USE pegrid
3535
3536    IMPLICIT NONE
3537
3538    CHARACTER (LEN=20) :: field_char   !<
3539
3540    INTEGER(iwp) ::  i               !<
3541    INTEGER(iwp) ::  k               !<
3542    INTEGER(iwp) ::  nxlc            !<
3543    INTEGER(iwp) ::  nxlf            !<
3544    INTEGER(iwp) ::  nxl_on_file     !<
3545    INTEGER(iwp) ::  nxrc            !<
3546    INTEGER(iwp) ::  nxrf            !<
3547    INTEGER(iwp) ::  nxr_on_file     !<
3548    INTEGER(iwp) ::  nync            !<
3549    INTEGER(iwp) ::  nynf            !<
3550    INTEGER(iwp) ::  nyn_on_file     !<
3551    INTEGER(iwp) ::  nysc            !<
3552    INTEGER(iwp) ::  nysf            !<
3553    INTEGER(iwp) ::  nys_on_file     !<
3554    INTEGER(iwp) ::  overlap_count   !<
3555
3556    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  nxlfa       !<
3557    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  nxrfa       !<
3558    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  nynfa       !<
3559    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  nysfa       !<
3560    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  offset_xa   !<
3561    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  offset_ya   !<
3562
3563    REAL(wp),                                                                  &
3564       DIMENSION(nys_on_file-nbgp:nyn_on_file+nbgp,nxl_on_file-nbgp:nxr_on_file+nbgp) ::&
3565          tmp_2d   !<
3566
3567    REAL(wp),                                                                  &
3568       DIMENSION(nzb:nzt+1,nys_on_file-nbgp:nyn_on_file+nbgp,nxl_on_file-nbgp:nxr_on_file+nbgp) ::&
3569          tmp_3d   !<
3570
3571    REAL(wp),                                                                  &
3572       DIMENSION(0:0,nys_on_file-nbgp:nyn_on_file+nbgp,nxl_on_file-nbgp:nxr_on_file+nbgp) ::&
3573          tmp_3d2   !<
3574
3575
3576
3577   IF ( initializing_actions == 'read_restart_data' )  THEN
3578      READ ( 13 )  field_char
3579
3580      DO  WHILE ( TRIM( field_char ) /= '*** end rad ***' )
3581
3582         DO  k = 1, overlap_count
3583
3584            nxlf = nxlfa(i,k)
3585            nxlc = nxlfa(i,k) + offset_xa(i,k)
3586            nxrf = nxrfa(i,k)
3587            nxrc = nxrfa(i,k) + offset_xa(i,k)
3588            nysf = nysfa(i,k)
3589            nysc = nysfa(i,k) + offset_ya(i,k)
3590            nynf = nynfa(i,k)
3591            nync = nynfa(i,k) + offset_ya(i,k)
3592
3593
3594            SELECT CASE ( TRIM( field_char ) )
3595
3596                CASE ( 'rad_net' )
3597                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_net ) )  THEN
3598                      ALLOCATE( rad_net(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3599                   ENDIF 
3600                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_2d
3601                   rad_net(nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp)  =         &
3602                                 tmp_2d(nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3603
3604                CASE ( 'rad_net_av' )
3605                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_net_av ) )  THEN
3606                      ALLOCATE( rad_net_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3607                   ENDIF 
3608                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_2d
3609                   rad_net_av(nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp)  =      &
3610                                 tmp_2d(nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3611                CASE ( 'rad_lw_in' )
3612                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_in ) )  THEN
3613                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3614                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3615                         ALLOCATE( rad_lw_in(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3616                      ELSE
3617                         ALLOCATE( rad_lw_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3618                      ENDIF
3619                   ENDIF 
3620                   IF ( k == 1 )  THEN
3621                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3622                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3623                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3624                         rad_lw_in(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3625                            tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3626                      ELSE
3627                         READ ( 13 )  tmp_3d
3628                         rad_lw_in(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3629                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3630                      ENDIF
3631                   ENDIF
3632
3633                CASE ( 'rad_lw_in_av' )
3634                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_in_av ) )  THEN
3635                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3636                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3637                         ALLOCATE( rad_lw_in_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3638                      ELSE
3639                         ALLOCATE( rad_lw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3640                      ENDIF
3641                   ENDIF 
3642                   IF ( k == 1 )  THEN
3643                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3644                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3645                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3646                         rad_lw_in_av(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3647                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3648                      ELSE
3649                         READ ( 13 )  tmp_3d
3650                         rad_lw_in_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3651                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3652                      ENDIF
3653                   ENDIF
3654
3655                CASE ( 'rad_lw_out' )
3656                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_out ) )  THEN
3657                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3658                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3659                         ALLOCATE( rad_lw_out(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3660                      ELSE
3661                         ALLOCATE( rad_lw_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3662                      ENDIF
3663                   ENDIF 
3664                   IF ( k == 1 )  THEN
3665                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3666                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3667                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3668                         rad_lw_out(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3669                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3670                      ELSE
3671                         READ ( 13 )  tmp_3d
3672                         rad_lw_out(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3673                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3674                      ENDIF
3675                   ENDIF
3676
3677                CASE ( 'rad_lw_out_av' )
3678                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_out_av ) )  THEN
3679                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3680                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3681                         ALLOCATE( rad_lw_out_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3682                      ELSE
3683                         ALLOCATE( rad_lw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3684                      ENDIF
3685                   ENDIF 
3686                   IF ( k == 1 )  THEN
3687                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3688                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3689                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3690                         rad_lw_out_av(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3691                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3692                      ELSE
3693                         READ ( 13 )  tmp_3d
3694                         rad_lw_out_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3695                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3696                      ENDIF
3697                   ENDIF
3698
3699                CASE ( 'rad_lw_out_change_0' )
3700                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_out_change_0 ) )  THEN
3701                      ALLOCATE( rad_lw_out_change_0(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3702                   ENDIF
3703                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_2d
3704                   rad_lw_out_change_0(nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp)&
3705                              = tmp_2d(nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3706
3707                CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
3708                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_cs_hr ) )  THEN
3709                      ALLOCATE( rad_lw_cs_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3710                   ENDIF
3711                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3712                   rad_lw_cs_hr(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =   &
3713                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3714
3715                CASE ( 'rad_lw_cs_hr_av' )
3716                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_cs_hr_av ) )  THEN
3717                      ALLOCATE( rad_lw_cs_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3718                   ENDIF
3719                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3720                   rad_lw_cs_hr_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3721                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3722
3723                CASE ( 'rad_lw_hr' )
3724                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_hr ) )  THEN
3725                      ALLOCATE( rad_lw_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3726                   ENDIF
3727                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3728                   rad_lw_hr(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =      &
3729                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3730
3731                CASE ( 'rad_lw_hr_av' )
3732                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_hr_av ) )  THEN
3733                      ALLOCATE( rad_lw_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3734                   ENDIF
3735                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3736                   rad_lw_hr_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =   &
3737                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3738
3739                CASE ( 'rad_sw_in' )
3740                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_in ) )  THEN
3741                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3742                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3743                         ALLOCATE( rad_sw_in(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3744                      ELSE
3745                         ALLOCATE( rad_sw_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3746                      ENDIF
3747                   ENDIF 
3748                   IF ( k == 1 )  THEN
3749                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3750                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3751                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3752                         rad_sw_in(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3753                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3754                      ELSE
3755                         READ ( 13 )  tmp_3d
3756                         rad_sw_in(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3757                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3758                      ENDIF
3759                   ENDIF
3760
3761                CASE ( 'rad_sw_in_av' )
3762                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_in_av ) )  THEN
3763                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3764                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3765                         ALLOCATE( rad_sw_in_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3766                      ELSE
3767                         ALLOCATE( rad_sw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3768                      ENDIF
3769                   ENDIF 
3770                   IF ( k == 1 )  THEN
3771                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3772                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3773                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3774                         rad_sw_in_av(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3775                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3776                      ELSE
3777                         READ ( 13 )  tmp_3d
3778                         rad_sw_in_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3779                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3780                      ENDIF
3781                   ENDIF
3782
3783                CASE ( 'rad_sw_out' )
3784                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_out ) )  THEN
3785                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3786                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3787                         ALLOCATE( rad_sw_out(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3788                      ELSE
3789                         ALLOCATE( rad_sw_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3790                      ENDIF
3791                   ENDIF 
3792                   IF ( k == 1 )  THEN
3793                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3794                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3795                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3796                         rad_sw_out(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3797                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3798                      ELSE
3799                         READ ( 13 )  tmp_3d
3800                         rad_sw_out(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3801                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3802                      ENDIF
3803                   ENDIF
3804
3805                CASE ( 'rad_sw_out_av' )
3806                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_out_av ) )  THEN
3807                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3808                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3809                         ALLOCATE( rad_sw_out_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3810                      ELSE
3811                         ALLOCATE( rad_sw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3812                      ENDIF
3813                   ENDIF 
3814                   IF ( k == 1 )  THEN
3815                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3816                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3817                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3818                         rad_sw_out_av(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3819                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3820                      ELSE
3821                         READ ( 13 )  tmp_3d
3822                         rad_sw_out_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3823                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3824                      ENDIF
3825                   ENDIF
3826
3827                CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
3828                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_cs_hr ) )  THEN
3829                      ALLOCATE( rad_sw_cs_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3830                   ENDIF
3831                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3832                   rad_sw_cs_hr(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =   &
3833                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3834
3835                CASE ( 'rad_sw_cs_hr_av' )
3836                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_cs_hr_av ) )  THEN
3837                      ALLOCATE( rad_sw_cs_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3838                   ENDIF
3839                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3840                   rad_sw_cs_hr_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3841                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3842
3843                CASE ( 'rad_sw_hr' )
3844                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_hr ) )  THEN
3845                      ALLOCATE( rad_sw_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3846                   ENDIF
3847                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3848                   rad_sw_hr(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =      &
3849                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3850
3851                CASE ( 'rad_sw_hr_av' )
3852                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_hr_av ) )  THEN
3853                      ALLOCATE( rad_sw_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3854                   ENDIF
3855                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3856                   rad_lw_hr_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =   &
3857                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3858
3859               CASE DEFAULT
3860                  WRITE( message_string, * ) 'unknown variable named "',       &
3861                                        TRIM( field_char ), '" found in',      &
3862                                        '&data from prior run on PE ', myid
3863                  CALL message( 'radiation_read_restart_data', 'PA0302', 1, 2, &
3864                                0, 6, 0 )
3865
3866            END SELECT
3867
3868         ENDDO
3869
3870         READ ( 13 )  field_char
3871
3872      ENDDO
3873   ENDIF
3874
3875 END SUBROUTINE radiation_read_restart_data
3876
3877
3878 END MODULE radiation_model_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.