source: palm/trunk/SOURCE/radiation_model_mod.f90 @ 2242

Last change on this file since 2242 was 2242, checked in by maronga, 7 years ago

revised number of soil layers. added support for RRTMG runs with dry atmosphere/soil

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 144.2 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 2242 2017-06-01 14:12:31Z maronga $
27! Allow for RRTMG runs without humidity/cloud physics
28!
29! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
30!
31! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
32! Adjustments to new topography concept
33! Bugfix in read restart
34!
35! 2200 2017-04-11 11:37:51Z suehring
36! Bugfix in call of exchange_horiz_2d and read restart data
37!
38! 2163 2017-03-01 13:23:15Z schwenkel
39! Bugfix in radiation_check_data_output
40!
41! 2157 2017-02-22 15:10:35Z suehring
42! Bugfix in read_restart data
43!
44! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
45! Removed CALL of auxiliary SUBROUTINE get_usm_info,
46! flag urban_surface is now defined in module control_parameters.
47!
48! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
49! Added calculation of solar directional vector for new urban surface
50! model,
51! accounted for urban_surface model in radiation_check_parameters,
52! correction of comments for zenith angle.
53!
54! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
55! Forced header and separation lines into 80 columns
56!
57! 1976 2016-07-27 13:28:04Z maronga
58! Output of 2D/3D/masked data is now directly done within this module. The
59! radiation schemes have been simplified for better usability so that
60! rad_lw_in, rad_lw_out, rad_sw_in, and rad_sw_out are available independent of
61! the radiation code used.
62!
63! 1856 2016-04-13 12:56:17Z maronga
64! Bugfix: allocation of rad_lw_out for radiation_scheme = 'clear-sky'
65!
66! 1853 2016-04-11 09:00:35Z maronga
67! Added routine for radiation_scheme = constant.
68
69! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
70! Adapted for modularization of microphysics
71!
72! 1826 2016-04-07 12:01:39Z maronga
73! Further modularization.
74!
75! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
76! Added new albedo class for pavements / roads.
77!
78! 1783 2016-03-06 18:36:17Z raasch
79! palm-netcdf-module removed in order to avoid a circular module dependency,
80! netcdf-variables moved to netcdf-module, new routine netcdf_handle_error_rad
81! added
82!
83! 1757 2016-02-22 15:49:32Z maronga
84! Added parameter unscheduled_radiation_calls. Bugfix: interpolation of sounding
85! profiles for pressure and temperature above the LES domain.
86!
87! 1709 2015-11-04 14:47:01Z maronga
88! Bugfix: set initial value for rrtm_lwuflx_dt to zero, small formatting
89! corrections
90!
91! 1701 2015-11-02 07:43:04Z maronga
92! Bugfixes: wrong index for output of timeseries, setting of nz_snd_end
93!
94! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
95! Added option for spin-up runs without radiation (skip_time_do_radiation). Bugfix
96! in calculation of pressure profiles. Bugfix in calculation of trace gas profiles.
97! Added output of radiative heating rates.
98!
99! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
100! Code annotations made doxygen readable
101!
102! 1606 2015-06-29 10:43:37Z maronga
103! Added preprocessor directive __netcdf to allow for compiling without netCDF.
104! Note, however, that RRTMG cannot be used without netCDF.
105!
106! 1590 2015-05-08 13:56:27Z maronga
107! Bugfix: definition of character strings requires same length for all elements
108!
109! 1587 2015-05-04 14:19:01Z maronga
110! Added albedo class for snow
111!
112! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
113! Added support for RRTMG
114!
115! 1571 2015-03-12 16:12:49Z maronga
116! Added missing KIND attribute. Removed upper-case variable names
117!
118! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
119! Added support for data output. Various variables have been renamed. Added
120! interface for different radiation schemes (currently: clear-sky, constant, and
121! RRTM (not yet implemented).
122!
123! 1496 2014-12-02 17:25:50Z maronga
124! Initial revision
125!
126!
127! Description:
128! ------------
129!> Radiation models and interfaces
130!> @todo move variable definitions used in radiation_init only to the subroutine
131!>       as they are no longer required after initialization.
132!> @todo Output of full column vertical profiles used in RRTMG
133!> @todo Output of other rrtm arrays (such as volume mixing ratios)
134!> @todo Adapt for use with topography
135!>
136!> @note Many variables have a leading dummy dimension (0:0) in order to
137!>       match the assume-size shape expected by the RRTMG model.
138!------------------------------------------------------------------------------!
139 MODULE radiation_model_mod
140 
141    USE arrays_3d,                                                             &
142        ONLY:  dzw, hyp, pt, q, ql, zu, zw
143
144    USE cloud_parameters,                                                      &
145        ONLY:  cp, l_d_cp, rho_l
146
147    USE constants,                                                             &
148        ONLY:  pi
149
150    USE control_parameters,                                                    &
151        ONLY:  cloud_droplets, cloud_physics, g, initializing_actions,         &
152               large_scale_forcing, lsf_surf, phi, pt_surface, rho_surface,    &
153               surface_pressure, time_since_reference_point
154
155    USE indices,                                                               &
156        ONLY:  nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt,           &
157               wall_flags_0
158
159    USE kinds
160
161    USE microphysics_mod,                                                      &
162        ONLY:  nc_const, sigma_gc
163
164#if defined ( __netcdf )
165    USE NETCDF
166#endif
167
168#if defined ( __rrtmg )
169    USE parrrsw,                                                               &
170        ONLY:  naerec, nbndsw
171
172    USE parrrtm,                                                               &
173        ONLY:  nbndlw
174
175    USE rrtmg_lw_init,                                                         &
176        ONLY:  rrtmg_lw_ini
177
178    USE rrtmg_sw_init,                                                         &
179        ONLY:  rrtmg_sw_ini
180
181    USE rrtmg_lw_rad,                                                          &
182        ONLY:  rrtmg_lw
183
184    USE rrtmg_sw_rad,                                                          &
185        ONLY:  rrtmg_sw
186#endif
187
188
189
190    IMPLICIT NONE
191
192    CHARACTER(10) :: radiation_scheme = 'clear-sky' ! 'constant', 'clear-sky', or 'rrtmg'
193
194!
195!-- Predefined Land surface classes (albedo_type) after Briegleb (1992)
196    CHARACTER(37), DIMENSION(0:17), PARAMETER :: albedo_type_name = (/      &
197                                   'user defined                         ', & !  0
198                                   'ocean                                ', & !  1
199                                   'mixed farming, tall grassland        ', & !  2
200                                   'tall/medium grassland                ', & !  3
201                                   'evergreen shrubland                  ', & !  4
202                                   'short grassland/meadow/shrubland     ', & !  5
203                                   'evergreen needleleaf forest          ', & !  6
204                                   'mixed deciduous evergreen forest     ', & !  7
205                                   'deciduous forest                     ', & !  8
206                                   'tropical evergreen broadleaved forest', & !  9
207                                   'medium/tall grassland/woodland       ', & ! 10
208                                   'desert, sandy                        ', & ! 11
209                                   'desert, rocky                        ', & ! 12
210                                   'tundra                               ', & ! 13
211                                   'land ice                             ', & ! 14
212                                   'sea ice                              ', & ! 15
213                                   'snow                                 ', & ! 16
214                                   'pavement/roads                       '  & ! 17
215                                                         /)
216
217    INTEGER(iwp) :: albedo_type  = 5,    & !< Albedo surface type (default: short grassland)
218                    day,                 & !< current day of the year
219                    day_init     = 172,  & !< day of the year at model start (21/06)
220                    dots_rad     = 0       !< starting index for timeseries output
221
222    LOGICAL ::  unscheduled_radiation_calls = .TRUE., & !< flag parameter indicating whether additional calls of the radiation code are allowed
223                constant_albedo = .FALSE.,            & !< flag parameter indicating whether the albedo may change depending on zenith
224                force_radiation_call = .FALSE.,       & !< flag parameter for unscheduled radiation calls
225                lw_radiation = .TRUE.,                & !< flag parameter indicating whether longwave radiation shall be calculated
226                radiation = .FALSE.,                  & !< flag parameter indicating whether the radiation model is used
227                sun_up    = .TRUE.,                   & !< flag parameter indicating whether the sun is up or down
228                sw_radiation = .TRUE.,                 & !< flag parameter indicing whether shortwave radiation shall be calculated
229                sun_direction = .FALSE.                 !< flag parameter indicing whether solar direction shall be calculated
230
231
232    REAL(wp), PARAMETER :: d_seconds_hour  = 0.000277777777778_wp,  & !< inverse of seconds per hour (1/3600)
233                           d_hours_day    = 0.0416666666667_wp,     & !< inverse of hours per day (1/24)
234                           sigma_sb       = 5.67037321E-8_wp,       & !< Stefan-Boltzmann constant
235                           solar_constant = 1368.0_wp                 !< solar constant at top of atmosphere
236
237    REAL(wp) :: albedo = 9999999.9_wp,           & !< NAMELIST alpha
238                albedo_lw_dif = 9999999.9_wp,    & !< NAMELIST aldif
239                albedo_lw_dir = 9999999.9_wp,    & !< NAMELIST aldir
240                albedo_sw_dif = 9999999.9_wp,    & !< NAMELIST asdif
241                albedo_sw_dir = 9999999.9_wp,    & !< NAMELIST asdir
242                decl_1,                          & !< declination coef. 1
243                decl_2,                          & !< declination coef. 2
244                decl_3,                          & !< declination coef. 3
245                dt_radiation = 0.0_wp,           & !< radiation model timestep
246                emissivity = 0.98_wp,            & !< NAMELIST surface emissivity
247                lambda = 0.0_wp,                 & !< longitude in degrees
248                lon = 0.0_wp,                    & !< longitude in radians
249                lat = 0.0_wp,                    & !< latitude in radians
250                net_radiation = 0.0_wp,          & !< net radiation at surface
251                skip_time_do_radiation = 0.0_wp, & !< Radiation model is not called before this time
252                sky_trans,                       & !< sky transmissivity
253                time_radiation = 0.0_wp,         & !< time since last call of radiation code
254                time_utc,                        & !< current time in UTC
255                time_utc_init = 43200.0_wp         !< UTC time at model start (noon)
256
257    REAL(wp), DIMENSION(0:0) ::  zenith,         & !< cosine of solar zenith angle
258                                 sun_dir_lat,    & !< solar directional vector in latitudes
259                                 sun_dir_lon       !< solar directional vector in longitudes
260
261    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: &
262                alpha,                       & !< surface broadband albedo (used for clear-sky scheme)
263                rad_lw_out_change_0,         & !< change in LW out due to change in surface temperature
264                rad_net,                     & !< net radiation at the surface
265                rad_net_av                     !< average of rad_net
266
267!
268!-- Land surface albedos for solar zenith angle of 60° after Briegleb (1992)     
269!-- (shortwave, longwave, broadband):   sw,      lw,      bb,
270    REAL(wp), DIMENSION(0:2,1:17), PARAMETER :: albedo_pars = RESHAPE( (/& 
271                                   0.06_wp, 0.06_wp, 0.06_wp,            & !  1
272                                   0.09_wp, 0.28_wp, 0.19_wp,            & !  2
273                                   0.11_wp, 0.33_wp, 0.23_wp,            & !  3
274                                   0.11_wp, 0.33_wp, 0.23_wp,            & !  4
275                                   0.14_wp, 0.34_wp, 0.25_wp,            & !  5
276                                   0.06_wp, 0.22_wp, 0.14_wp,            & !  6
277                                   0.06_wp, 0.27_wp, 0.17_wp,            & !  7
278                                   0.06_wp, 0.31_wp, 0.19_wp,            & !  8
279                                   0.06_wp, 0.22_wp, 0.14_wp,            & !  9
280                                   0.06_wp, 0.28_wp, 0.18_wp,            & ! 10
281                                   0.35_wp, 0.51_wp, 0.43_wp,            & ! 11
282                                   0.24_wp, 0.40_wp, 0.32_wp,            & ! 12
283                                   0.10_wp, 0.27_wp, 0.19_wp,            & ! 13
284                                   0.90_wp, 0.65_wp, 0.77_wp,            & ! 14
285                                   0.90_wp, 0.65_wp, 0.77_wp,            & ! 15
286                                   0.95_wp, 0.70_wp, 0.82_wp,            & ! 16
287                                   0.08_wp, 0.08_wp, 0.08_wp             & ! 17
288                                 /), (/ 3, 17 /) )
289
290    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, TARGET :: &
291                        rad_lw_cs_hr,                  & !< longwave clear sky radiation heating rate (K/s)
292                        rad_lw_cs_hr_av,               & !< average of rad_lw_cs_hr
293                        rad_lw_hr,                     & !< longwave radiation heating rate (K/s)
294                        rad_lw_hr_av,                  & !< average of rad_sw_hr
295                        rad_lw_in,                     & !< incoming longwave radiation (W/m2)
296                        rad_lw_in_av,                  & !< average of rad_lw_in
297                        rad_lw_out,                    & !< outgoing longwave radiation (W/m2)
298                        rad_lw_out_av,                 & !< average of rad_lw_out
299                        rad_sw_cs_hr,                  & !< shortwave clear sky radiation heating rate (K/s)
300                        rad_sw_cs_hr_av,               & !< average of rad_sw_cs_hr
301                        rad_sw_hr,                     & !< shortwave radiation heating rate (K/s)
302                        rad_sw_hr_av,                  & !< average of rad_sw_hr
303                        rad_sw_in,                     & !< incoming shortwave radiation (W/m2)
304                        rad_sw_in_av,                  & !< average of rad_sw_in
305                        rad_sw_out,                    & !< outgoing shortwave radiation (W/m2)
306                        rad_sw_out_av                    !< average of rad_sw_out
307
308
309!
310!-- Variables and parameters used in RRTMG only
311#if defined ( __rrtmg )
312    CHARACTER(LEN=12) :: rrtm_input_file = "RAD_SND_DATA" !< name of the NetCDF input file (sounding data)
313
314
315!
316!-- Flag parameters for RRTMGS (should not be changed)
317    INTEGER(iwp), PARAMETER :: rrtm_idrv     = 1, & !< flag for longwave upward flux calculation option (0,1)
318                               rrtm_inflglw  = 2, & !< flag for lw cloud optical properties (0,1,2)
319                               rrtm_iceflglw = 0, & !< flag for lw ice particle specifications (0,1,2,3)
320                               rrtm_liqflglw = 1, & !< flag for lw liquid droplet specifications
321                               rrtm_inflgsw  = 2, & !< flag for sw cloud optical properties (0,1,2)
322                               rrtm_iceflgsw = 0, & !< flag for sw ice particle specifications (0,1,2,3)
323                               rrtm_liqflgsw = 1    !< flag for sw liquid droplet specifications
324
325!
326!-- The following variables should be only changed with care, as this will
327!-- require further setting of some variables, which is currently not
328!-- implemented (aerosols, ice phase).
329    INTEGER(iwp) :: nzt_rad,           & !< upper vertical limit for radiation calculations
330                    rrtm_icld = 0,     & !< cloud flag (0: clear sky column, 1: cloudy column)
331                    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)
332
333    INTEGER(iwp) :: nc_stat !< local variable for storin the result of netCDF calls for error message handling
334
335    LOGICAL :: snd_exists = .FALSE.      !< flag parameter to check whether a user-defined input files exists
336
337    REAL(wp), PARAMETER :: mol_mass_air_d_wv = 1.607793_wp !< molecular weight dry air / water vapor
338
339    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: hyp_snd,     & !< hypostatic pressure from sounding data (hPa)
340                                           q_snd,       & !< specific humidity from sounding data (kg/kg) - dummy at the moment
341                                           rrtm_tsfc,   & !< dummy array for storing surface temperature
342                                           t_snd          !< actual temperature from sounding data (hPa)
343
344    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: aldif,          & !< longwave diffuse albedo solar angle of 60°
345                                             aldir,          & !< longwave direct albedo solar angle of 60°
346                                             asdif,          & !< shortwave diffuse albedo solar angle of 60°
347                                             asdir,          & !< shortwave direct albedo solar angle of 60°
348                                             rrtm_ccl4vmr,   & !< CCL4 volume mixing ratio (g/mol)
349                                             rrtm_cfc11vmr,  & !< CFC11 volume mixing ratio (g/mol)
350                                             rrtm_cfc12vmr,  & !< CFC12 volume mixing ratio (g/mol)
351                                             rrtm_cfc22vmr,  & !< CFC22 volume mixing ratio (g/mol)
352                                             rrtm_ch4vmr,    & !< CH4 volume mixing ratio
353                                             rrtm_cicewp,    & !< in-cloud ice water path (g/m²)
354                                             rrtm_cldfr,     & !< cloud fraction (0,1)
355                                             rrtm_cliqwp,    & !< in-cloud liquid water path (g/m²)
356                                             rrtm_co2vmr,    & !< CO2 volume mixing ratio (g/mol)
357                                             rrtm_emis,      & !< surface emissivity (0-1)   
358                                             rrtm_h2ovmr,    & !< H2O volume mixing ratio
359                                             rrtm_n2ovmr,    & !< N2O volume mixing ratio
360                                             rrtm_o2vmr,     & !< O2 volume mixing ratio
361                                             rrtm_o3vmr,     & !< O3 volume mixing ratio
362                                             rrtm_play,      & !< pressure layers (hPa, zu-grid)
363                                             rrtm_plev,      & !< pressure layers (hPa, zw-grid)
364                                             rrtm_reice,     & !< cloud ice effective radius (microns)
365                                             rrtm_reliq,     & !< cloud water drop effective radius (microns)
366                                             rrtm_tlay,      & !< actual temperature (K, zu-grid)
367                                             rrtm_tlev,      & !< actual temperature (K, zw-grid)
368                                             rrtm_lwdflx,    & !< RRTM output of incoming longwave radiation flux (W/m2)
369                                             rrtm_lwdflxc,   & !< RRTM output of outgoing clear sky longwave radiation flux (W/m2)
370                                             rrtm_lwuflx,    & !< RRTM output of outgoing longwave radiation flux (W/m2)
371                                             rrtm_lwuflxc,   & !< RRTM output of incoming clear sky longwave radiation flux (W/m2)
372                                             rrtm_lwuflx_dt, & !< RRTM output of incoming clear sky longwave radiation flux (W/m2)
373                                             rrtm_lwuflxc_dt,& !< RRTM output of outgoing clear sky longwave radiation flux (W/m2)
374                                             rrtm_lwhr,      & !< RRTM output of longwave radiation heating rate (K/d)
375                                             rrtm_lwhrc,     & !< RRTM output of incoming longwave clear sky radiation heating rate (K/d)
376                                             rrtm_swdflx,    & !< RRTM output of incoming shortwave radiation flux (W/m2)
377                                             rrtm_swdflxc,   & !< RRTM output of outgoing clear sky shortwave radiation flux (W/m2)
378                                             rrtm_swuflx,    & !< RRTM output of outgoing shortwave radiation flux (W/m2)
379                                             rrtm_swuflxc,   & !< RRTM output of incoming clear sky shortwave radiation flux (W/m2)
380                                             rrtm_swhr,      & !< RRTM output of shortwave radiation heating rate (K/d)
381                                             rrtm_swhrc        !< RRTM output of incoming shortwave clear sky radiation heating rate (K/d)
382
383!
384!-- Definition of arrays that are currently not used for calling RRTMG (due to setting of flag parameters)
385    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  rad_lw_cs_in,   & !< incoming clear sky longwave radiation (W/m2) (not used)
386                                                rad_lw_cs_out,  & !< outgoing clear sky longwave radiation (W/m2) (not used)
387                                                rad_sw_cs_in,   & !< incoming clear sky shortwave radiation (W/m2) (not used)
388                                                rad_sw_cs_out,  & !< outgoing clear sky shortwave radiation (W/m2) (not used)
389                                                rrtm_aldif,     & !< surface albedo for longwave diffuse radiation
390                                                rrtm_aldir,     & !< surface albedo for longwave direct radiation
391                                                rrtm_asdif,     & !< surface albedo for shortwave diffuse radiation
392                                                rrtm_asdir,     & !< surface albedo for shortwave direct radiation
393                                                rrtm_lw_tauaer, & !< lw aerosol optical depth
394                                                rrtm_lw_taucld, & !< lw in-cloud optical depth
395                                                rrtm_sw_taucld, & !< sw in-cloud optical depth
396                                                rrtm_sw_ssacld, & !< sw in-cloud single scattering albedo
397                                                rrtm_sw_asmcld, & !< sw in-cloud asymmetry parameter
398                                                rrtm_sw_fsfcld, & !< sw in-cloud forward scattering fraction
399                                                rrtm_sw_tauaer, & !< sw aerosol optical depth
400                                                rrtm_sw_ssaaer, & !< sw aerosol single scattering albedo
401                                                rrtm_sw_asmaer, & !< sw aerosol asymmetry parameter
402                                                rrtm_sw_ecaer     !< sw aerosol optical detph at 0.55 microns (rrtm_iaer = 6 only)
403
404#endif
405
406    INTERFACE radiation_check_data_output
407       MODULE PROCEDURE radiation_check_data_output
408    END INTERFACE radiation_check_data_output
409
410    INTERFACE radiation_check_data_output_pr
411       MODULE PROCEDURE radiation_check_data_output_pr
412    END INTERFACE radiation_check_data_output_pr
413 
414    INTERFACE radiation_check_parameters
415       MODULE PROCEDURE radiation_check_parameters
416    END INTERFACE radiation_check_parameters
417 
418    INTERFACE radiation_clearsky
419       MODULE PROCEDURE radiation_clearsky
420    END INTERFACE radiation_clearsky
421 
422    INTERFACE radiation_constant
423       MODULE PROCEDURE radiation_constant
424    END INTERFACE radiation_constant
425 
426    INTERFACE radiation_control
427       MODULE PROCEDURE radiation_control
428    END INTERFACE radiation_control
429
430    INTERFACE radiation_3d_data_averaging
431       MODULE PROCEDURE radiation_3d_data_averaging
432    END INTERFACE radiation_3d_data_averaging
433
434    INTERFACE radiation_data_output_2d
435       MODULE PROCEDURE radiation_data_output_2d
436    END INTERFACE radiation_data_output_2d
437
438    INTERFACE radiation_data_output_3d
439       MODULE PROCEDURE radiation_data_output_3d
440    END INTERFACE radiation_data_output_3d
441
442    INTERFACE radiation_data_output_mask
443       MODULE PROCEDURE radiation_data_output_mask
444    END INTERFACE radiation_data_output_mask
445
446    INTERFACE radiation_define_netcdf_grid
447       MODULE PROCEDURE radiation_define_netcdf_grid
448    END INTERFACE radiation_define_netcdf_grid
449
450    INTERFACE radiation_header
451       MODULE PROCEDURE radiation_header
452    END INTERFACE radiation_header 
453 
454    INTERFACE radiation_init
455       MODULE PROCEDURE radiation_init
456    END INTERFACE radiation_init
457
458    INTERFACE radiation_parin
459       MODULE PROCEDURE radiation_parin
460    END INTERFACE radiation_parin
461   
462    INTERFACE radiation_rrtmg
463       MODULE PROCEDURE radiation_rrtmg
464    END INTERFACE radiation_rrtmg
465
466    INTERFACE radiation_tendency
467       MODULE PROCEDURE radiation_tendency
468       MODULE PROCEDURE radiation_tendency_ij
469    END INTERFACE radiation_tendency
470
471    INTERFACE radiation_read_restart_data
472       MODULE PROCEDURE radiation_read_restart_data
473    END INTERFACE radiation_read_restart_data
474
475    INTERFACE radiation_last_actions
476       MODULE PROCEDURE radiation_last_actions
477    END INTERFACE radiation_last_actions
478
479    SAVE
480
481    PRIVATE
482
483!
484!-- Public functions / NEEDS SORTING
485    PUBLIC radiation_check_data_output, radiation_check_data_output_pr,        &
486           radiation_check_parameters, radiation_control,                      &
487           radiation_header, radiation_init, radiation_parin,                  &
488           radiation_3d_data_averaging, radiation_tendency,                    &
489           radiation_data_output_2d, radiation_data_output_3d,                 &
490           radiation_define_netcdf_grid, radiation_last_actions,               &
491           radiation_read_restart_data, radiation_data_output_mask
492   
493!
494!-- Public variables and constants / NEEDS SORTING
495    PUBLIC dots_rad, dt_radiation, force_radiation_call,                       &
496           rad_net, rad_net_av, radiation, radiation_scheme, rad_lw_in,        &
497           rad_lw_in_av, rad_lw_out, rad_lw_out_av, rad_lw_out_change_0,       &
498           rad_lw_cs_hr, rad_lw_cs_hr_av, rad_lw_hr, rad_lw_hr_av, rad_sw_in,  &
499           rad_sw_in_av, rad_sw_out, rad_sw_out_av, rad_sw_cs_hr,              &
500           rad_sw_cs_hr_av, rad_sw_hr, rad_sw_hr_av, sigma_sb,                 &
501           skip_time_do_radiation, time_radiation, unscheduled_radiation_calls,&
502           zenith, calc_zenith, sun_direction, sun_dir_lat, sun_dir_lon,       &
503           day_init, time_utc_init
504
505
506#if defined ( __rrtmg )
507    PUBLIC rrtm_aldif, rrtm_aldir, rrtm_asdif, rrtm_asdir
508#endif
509
510 CONTAINS
511
512
513!------------------------------------------------------------------------------!
514! Description:
515! ------------
516!> This subroutine controls the calls of the radiation schemes
517!------------------------------------------------------------------------------!
518    SUBROUTINE radiation_control
519 
520 
521       IMPLICIT NONE
522
523
524       SELECT CASE ( TRIM( radiation_scheme ) )
525
526          CASE ( 'constant' )
527             CALL radiation_constant
528         
529          CASE ( 'clear-sky' )
530             CALL radiation_clearsky
531       
532          CASE ( 'rrtmg' )
533             CALL radiation_rrtmg
534
535          CASE DEFAULT
536
537       END SELECT
538
539
540    END SUBROUTINE radiation_control
541
542!------------------------------------------------------------------------------!
543! Description:
544! ------------
545!> Check data output for radiation model
546!------------------------------------------------------------------------------!
547    SUBROUTINE radiation_check_data_output( var, unit, i, ilen, k )
548 
549 
550       USE control_parameters,                                                 &
551           ONLY: data_output, message_string
552
553       IMPLICIT NONE
554
555       CHARACTER (LEN=*) ::  unit     !<
556       CHARACTER (LEN=*) ::  var      !<
557
558       INTEGER(iwp) :: i
559       INTEGER(iwp) :: ilen
560       INTEGER(iwp) :: k
561
562       SELECT CASE ( TRIM( var ) )
563
564         CASE ( 'rad_lw_cs_hr', 'rad_lw_hr', 'rad_sw_cs_hr', 'rad_sw_hr' )
565             IF (  .NOT.  radiation  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )  THEN
566                message_string = '"output of "' // TRIM( var ) // '" requi' // &
567                                 'res radiation = .TRUE. and ' //              &
568                                 'radiation_scheme = "rrtmg"'
569                CALL message( 'check_parameters', 'PA0406', 1, 2, 0, 6, 0 )
570             ENDIF
571             unit = 'K/h'     
572
573         CASE ( 'rad_lw_in', 'rad_lw_out', 'rad_sw_in', 'rad_sw_out' )
574             IF (  .NOT.  radiation  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )  THEN
575                message_string = '"output of "' // TRIM( var ) // '" requi' // &
576                                 'res radiation = .TRUE. and ' //              &
577                                 'radiation_scheme = "rrtmg"'
578                CALL message( 'check_parameters', 'PA0406', 1, 2, 0, 6, 0 )
579             ENDIF
580             unit = 'W/m2'   
581
582          CASE ( 'rad_net*', 'rrtm_aldif*', 'rrtm_aldir*', 'rrtm_asdif*',      &
583                 'rrtm_asdir*' )
584             IF ( k == 0  .OR.  data_output(i)(ilen-2:ilen) /= '_xy' )  THEN
585                message_string = 'illegal value for data_output: "' //         &
586                                 TRIM( var ) // '" & only 2d-horizontal ' //   &
587                                 'cross sections are allowed for this value'
588                CALL message( 'check_parameters', 'PA0111', 1, 2, 0, 6, 0 )
589             ENDIF
590             IF (  .NOT.  radiation  .OR.  radiation_scheme /= "rrtmg" )  THEN
591                IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_aldif*'  .OR.                        &
592                     TRIM( var ) == 'rrtm_aldir*'  .OR.                        &
593                     TRIM( var ) == 'rrtm_asdif*'  .OR.                        &
594                     TRIM( var ) == 'rrtm_asdir*'      )                       &
595                THEN
596                   message_string = 'output of "' // TRIM( var ) // '" require'&
597                                    // 's radiation = .TRUE. and radiation_sch'&
598                                    // 'eme = "rrtmg"'
599                   CALL message( 'check_parameters', 'PA0409', 1, 2, 0, 6, 0 )
600                ENDIF
601             ENDIF
602
603             IF ( TRIM( var ) == 'rad_net*'      ) unit = 'W/m2'   
604             IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_aldif*'   ) unit = ''   
605             IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_aldir*'   ) unit = '' 
606             IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_asdif*'   ) unit = '' 
607             IF ( TRIM( var ) == 'rrtm_asdir*'   ) unit = '' 
608
609          CASE DEFAULT
610             unit = 'illegal'
611
612       END SELECT
613
614
615    END SUBROUTINE radiation_check_data_output
616
617!------------------------------------------------------------------------------!
618! Description:
619! ------------
620!> Check data output of profiles for radiation model
621!------------------------------------------------------------------------------! 
622    SUBROUTINE radiation_check_data_output_pr( variable, var_count, unit, dopr_unit )
623 
624       USE arrays_3d,                                                          &
625           ONLY: zu
626
627       USE control_parameters,                                                 &
628           ONLY: data_output_pr, message_string
629
630       USE indices
631
632       USE profil_parameter
633
634       USE statistics
635
636       IMPLICIT NONE
637   
638       CHARACTER (LEN=*) ::  unit      !<
639       CHARACTER (LEN=*) ::  variable  !<
640       CHARACTER (LEN=*) ::  dopr_unit !< local value of dopr_unit
641 
642       INTEGER(iwp) ::  user_pr_index !<
643       INTEGER(iwp) ::  var_count     !<
644
645       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
646       
647         CASE ( 'rad_net' )
648             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme == 'constant' )&
649             THEN
650                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
651                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
652                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
653                                 'radiation_scheme = "constant"'
654                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
655             ELSE
656                dopr_index(var_count) = 101
657                dopr_unit  = 'W/m2'
658                hom(:,2,101,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
659                unit = dopr_unit
660             ENDIF
661
662          CASE ( 'rad_lw_in' )
663             IF ( (  .NOT.  radiation)  .OR.  radiation_scheme == 'constant' ) &
664             THEN
665                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
666                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
667                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
668                                 'radiation_scheme = "constant"'
669                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
670             ELSE
671                dopr_index(var_count) = 102
672                dopr_unit  = 'W/m2'
673                hom(:,2,102,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
674                unit = dopr_unit 
675             ENDIF
676
677          CASE ( 'rad_lw_out' )
678             IF ( (  .NOT. radiation )  .OR.  radiation_scheme == 'constant' ) &
679             THEN
680                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
681                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
682                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
683                                 'radiation_scheme = "constant"'
684                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
685             ELSE
686                dopr_index(var_count) = 103
687                dopr_unit  = 'W/m2'
688                hom(:,2,103,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
689                unit = dopr_unit   
690             ENDIF
691
692          CASE ( 'rad_sw_in' )
693             IF ( (  .NOT. radiation )  .OR.  radiation_scheme == 'constant' ) &
694             THEN
695                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
696                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
697                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
698                                 'radiation_scheme = "constant"'
699                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
700             ELSE
701                dopr_index(var_count) = 104
702                dopr_unit  = 'W/m2'
703                hom(:,2,104,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
704                unit = dopr_unit
705             ENDIF
706
707          CASE ( 'rad_sw_out')
708             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme == 'constant' )&
709             THEN
710                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
711                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
712                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
713                                 'radiation_scheme = "constant"'
714                CALL message( 'check_parameters', 'PA0408', 1, 2, 0, 6, 0 )
715             ELSE
716                dopr_index(var_count) = 105
717                dopr_unit  = 'W/m2'
718                hom(:,2,105,:)  = SPREAD( zw, 2, statistic_regions+1 )
719                unit = dopr_unit
720             ENDIF
721
722          CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
723             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )   &
724             THEN
725                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
726                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
727                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
728                                 'radiation_scheme /= "rrtmg"'
729                CALL message( 'check_parameters', 'PA0413', 1, 2, 0, 6, 0 )
730             ELSE
731                dopr_index(var_count) = 106
732                dopr_unit  = 'K/h'
733                hom(:,2,106,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
734                unit = dopr_unit
735             ENDIF
736
737          CASE ( 'rad_lw_hr' )
738             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )   &
739             THEN
740                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
741                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
742                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
743                                 'radiation_scheme /= "rrtmg"'
744                CALL message( 'check_parameters', 'PA0413', 1, 2, 0, 6, 0 )
745             ELSE
746                dopr_index(var_count) = 107
747                dopr_unit  = 'K/h'
748                hom(:,2,107,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
749                unit = dopr_unit
750             ENDIF
751
752          CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
753             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )   &
754             THEN
755                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
756                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
757                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
758                                 'radiation_scheme /= "rrtmg"'
759                CALL message( 'check_parameters', 'PA0413', 1, 2, 0, 6, 0 )
760             ELSE
761                dopr_index(var_count) = 108
762                dopr_unit  = 'K/h'
763                hom(:,2,108,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
764                unit = dopr_unit
765             ENDIF
766
767          CASE ( 'rad_sw_hr' )
768             IF ( (  .NOT.  radiation )  .OR.  radiation_scheme /= 'rrtmg' )   &
769             THEN
770                message_string = 'data_output_pr = ' //                        &
771                                 TRIM( data_output_pr(var_count) ) // ' is' // &
772                                 'not available for radiation = .FALSE. or ' //&
773                                 'radiation_scheme /= "rrtmg"'
774                CALL message( 'check_parameters', 'PA0413', 1, 2, 0, 6, 0 )
775             ELSE
776                dopr_index(var_count) = 109
777                dopr_unit  = 'K/h'
778                hom(:,2,109,:)  = SPREAD( zu, 2, statistic_regions+1 )
779                unit = dopr_unit
780             ENDIF
781
782
783          CASE DEFAULT
784             unit = 'illegal'
785
786       END SELECT
787
788
789    END SUBROUTINE radiation_check_data_output_pr
790 
791 
792!------------------------------------------------------------------------------!
793! Description:
794! ------------
795!> Check parameters routine for radiation model
796!------------------------------------------------------------------------------!
797    SUBROUTINE radiation_check_parameters
798
799       USE control_parameters,                                                 &
800           ONLY: message_string, topography, urban_surface
801                 
802   
803       IMPLICIT NONE
804       
805
806       IF ( radiation_scheme /= 'constant'   .AND.                             &
807            radiation_scheme /= 'clear-sky'  .AND.                             &
808            radiation_scheme /= 'rrtmg' )  THEN
809          message_string = 'unknown radiation_scheme = '//                     &
810                           TRIM( radiation_scheme )
811          CALL message( 'check_parameters', 'PA0405', 1, 2, 0, 6, 0 )
812       ELSEIF ( radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
813#if ! defined ( __rrtmg )
814          message_string = 'radiation_scheme = "rrtmg" requires ' //           & 
815                           'compilation of PALM with pre-processor ' //        &
816                           'directive -D__rrtmg'
817          CALL message( 'check_parameters', 'PA0407', 1, 2, 0, 6, 0 )
818#endif
819#if defined ( __rrtmg ) && ! defined( __netcdf )
820          message_string = 'radiation_scheme = "rrtmg" requires ' //           & 
821                           'the use of NetCDF (preprocessor directive ' //     &
822                           '-D__netcdf'
823          CALL message( 'check_parameters', 'PA0412', 1, 2, 0, 6, 0 )
824#endif
825
826       ENDIF
827
828       IF ( albedo_type == 0  .AND.  albedo == 9999999.9_wp  .AND.             &
829            radiation_scheme == 'clear-sky')  THEN
830          message_string = 'radiation_scheme = "clear-sky" in combination' //  & 
831                           'with albedo_type = 0 requires setting of albedo'// &
832                           ' /= 9999999.9'
833          CALL message( 'check_parameters', 'PA0410', 1, 2, 0, 6, 0 )
834       ENDIF
835
836       IF ( albedo_type == 0  .AND.  radiation_scheme == 'rrtmg'  .AND.        &
837          (    albedo_lw_dif == 9999999.9_wp .OR. albedo_lw_dir == 9999999.9_wp&
838          .OR. albedo_sw_dif == 9999999.9_wp .OR. albedo_sw_dir == 9999999.9_wp& 
839          ) ) THEN
840          message_string = 'radiation_scheme = "rrtmg" in combination' //      & 
841                           'with albedo_type = 0 requires setting of ' //      &
842                           'albedo_lw_dif /= 9999999.9' //                     &
843                           'albedo_lw_dir /= 9999999.9' //                     &
844                           'albedo_sw_dif /= 9999999.9 and' //                 &
845                           'albedo_sw_dir /= 9999999.9'
846          CALL message( 'check_parameters', 'PA0411', 1, 2, 0, 6, 0 )
847       ENDIF
848
849!
850!--    The following paramter check is temporarily extended by the urban_surface
851!--    flag, until a better solution comes up to omit this check in case of
852!--    urban surface model is used.
853       IF ( topography /= 'flat'  .AND.  .NOT.  urban_surface )  THEN
854          message_string = 'radiation scheme cannot be used ' //               & 
855                           'in combination with  topography /= "flat"'
856          CALL message( 'check_parameters', 'PA0414', 1, 2, 0, 6, 0 )
857       ENDIF
858 
859    END SUBROUTINE radiation_check_parameters 
860 
861 
862!------------------------------------------------------------------------------!
863! Description:
864! ------------
865!> Initialization of the radiation model
866!------------------------------------------------------------------------------!
867    SUBROUTINE radiation_init
868   
869       IMPLICIT NONE
870
871!
872!--    Allocate array for storing the surface net radiation
873       IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_net ) )  THEN
874          ALLOCATE ( rad_net(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
875          rad_net = 0.0_wp
876       ENDIF
877
878!
879!--    Allocate array for storing the surface net radiation
880       IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out_change_0 ) )  THEN
881          ALLOCATE ( rad_lw_out_change_0(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
882          rad_lw_out_change_0 = 0.0_wp
883       ENDIF
884
885!
886!--    Fix net radiation in case of radiation_scheme = 'constant'
887       IF ( radiation_scheme == 'constant' )  THEN
888          rad_net = net_radiation
889!          radiation = .FALSE.
890!
891!--    Calculate orbital constants
892       ELSE
893          decl_1 = SIN(23.45_wp * pi / 180.0_wp)
894          decl_2 = 2.0_wp * pi / 365.0_wp
895          decl_3 = decl_2 * 81.0_wp
896          lat    = phi * pi / 180.0_wp
897          lon    = lambda * pi / 180.0_wp
898       ENDIF
899
900       IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.                              &
901            radiation_scheme == 'constant')  THEN
902
903          ALLOCATE ( alpha(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
904
905          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_in ) )  THEN
906             ALLOCATE ( rad_sw_in(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
907          ENDIF
908          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_out ) )  THEN
909             ALLOCATE ( rad_sw_out(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
910          ENDIF
911
912          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_in_av ) )  THEN
913             ALLOCATE ( rad_sw_in_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
914          ENDIF
915          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_out_av ) )  THEN
916             ALLOCATE ( rad_sw_out_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
917          ENDIF
918
919          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_in ) )  THEN
920             ALLOCATE ( rad_lw_in(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
921          ENDIF
922          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out ) )  THEN
923             ALLOCATE ( rad_lw_out(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
924          ENDIF
925
926          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_in_av ) )  THEN
927             ALLOCATE ( rad_lw_in_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
928          ENDIF
929          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out_av ) )  THEN
930             ALLOCATE ( rad_lw_out_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
931          ENDIF
932
933          rad_sw_in  = 0.0_wp
934          rad_sw_out = 0.0_wp
935          rad_lw_in  = 0.0_wp
936          rad_lw_out = 0.0_wp
937
938!
939!--       Overwrite albedo if manually set in parameter file
940          IF ( albedo_type /= 0 .AND. albedo == 9999999.9_wp )  THEN
941             albedo = albedo_pars(2,albedo_type)
942          ENDIF
943   
944          alpha = albedo
945 
946!
947!--    Initialization actions for RRTMG
948       ELSEIF ( radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
949#if defined ( __rrtmg )
950!
951!--       Allocate albedos
952          ALLOCATE ( rrtm_aldif(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
953          ALLOCATE ( rrtm_aldir(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
954          ALLOCATE ( rrtm_asdif(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
955          ALLOCATE ( rrtm_asdir(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
956          ALLOCATE ( aldif(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
957          ALLOCATE ( aldir(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
958          ALLOCATE ( asdif(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
959          ALLOCATE ( asdir(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
960
961          IF ( albedo_type /= 0 )  THEN
962             IF ( albedo_lw_dif == 9999999.9_wp )  THEN
963                albedo_lw_dif = albedo_pars(0,albedo_type)
964                albedo_lw_dir = albedo_lw_dif
965             ENDIF
966             IF ( albedo_sw_dif == 9999999.9_wp )  THEN
967                albedo_sw_dif = albedo_pars(1,albedo_type)
968                albedo_sw_dir = albedo_sw_dif
969             ENDIF
970          ENDIF
971
972          aldif(:,:) = albedo_lw_dif
973          aldir(:,:) = albedo_lw_dir
974          asdif(:,:) = albedo_sw_dif
975          asdir(:,:) = albedo_sw_dir
976!
977!--       Calculate initial values of current (cosine of) the zenith angle and
978!--       whether the sun is up
979          CALL calc_zenith     
980!
981!--       Calculate initial surface albedo
982          IF ( .NOT. constant_albedo )  THEN
983             CALL calc_albedo
984          ELSE
985             rrtm_aldif(0,:,:) = aldif(:,:)
986             rrtm_aldir(0,:,:) = aldir(:,:)
987             rrtm_asdif(0,:,:) = asdif(:,:) 
988             rrtm_asdir(0,:,:) = asdir(:,:)   
989          ENDIF
990
991!
992!--       Allocate surface emissivity
993          ALLOCATE ( rrtm_emis(0:0,1:nbndlw+1) )
994          rrtm_emis = emissivity
995
996!
997!--       Allocate 3d arrays of radiative fluxes and heating rates
998          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_in ) )  THEN
999             ALLOCATE ( rad_sw_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1000             rad_sw_in = 0.0_wp
1001          ENDIF
1002
1003          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_in_av ) )  THEN
1004             ALLOCATE ( rad_sw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1005          ENDIF
1006
1007          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_out ) )  THEN
1008             ALLOCATE ( rad_sw_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1009             rad_sw_out = 0.0_wp
1010          ENDIF
1011
1012          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_out_av ) )  THEN
1013             ALLOCATE ( rad_sw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1014          ENDIF
1015
1016          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_hr ) )  THEN
1017             ALLOCATE ( rad_sw_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1018             rad_sw_hr = 0.0_wp
1019          ENDIF
1020
1021          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_hr_av ) )  THEN
1022             ALLOCATE ( rad_sw_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1023             rad_sw_hr_av = 0.0_wp
1024          ENDIF
1025
1026          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_cs_hr ) )  THEN
1027             ALLOCATE ( rad_sw_cs_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1028             rad_sw_cs_hr = 0.0_wp
1029          ENDIF
1030
1031          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_sw_cs_hr_av ) )  THEN
1032             ALLOCATE ( rad_sw_cs_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1033             rad_sw_cs_hr_av = 0.0_wp
1034          ENDIF
1035
1036          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_in ) )  THEN
1037             ALLOCATE ( rad_lw_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1038             rad_lw_in     = 0.0_wp
1039          ENDIF
1040
1041          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_in_av ) )  THEN
1042             ALLOCATE ( rad_lw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1043          ENDIF
1044
1045          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out ) )  THEN
1046             ALLOCATE ( rad_lw_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1047            rad_lw_out    = 0.0_wp
1048          ENDIF
1049
1050          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_out_av ) )  THEN
1051             ALLOCATE ( rad_lw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1052          ENDIF
1053
1054          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_hr ) )  THEN
1055             ALLOCATE ( rad_lw_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1056             rad_lw_hr = 0.0_wp
1057          ENDIF
1058
1059          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_hr_av ) )  THEN
1060             ALLOCATE ( rad_lw_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1061             rad_lw_hr_av = 0.0_wp
1062          ENDIF
1063
1064          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_cs_hr ) )  THEN
1065             ALLOCATE ( rad_lw_cs_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1066             rad_lw_cs_hr = 0.0_wp
1067          ENDIF
1068
1069          IF ( .NOT. ALLOCATED ( rad_lw_cs_hr_av ) )  THEN
1070             ALLOCATE ( rad_lw_cs_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1071             rad_lw_cs_hr_av = 0.0_wp
1072          ENDIF
1073
1074          ALLOCATE ( rad_sw_cs_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1075          ALLOCATE ( rad_sw_cs_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1076          rad_sw_cs_in  = 0.0_wp
1077          rad_sw_cs_out = 0.0_wp
1078
1079          ALLOCATE ( rad_lw_cs_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1080          ALLOCATE ( rad_lw_cs_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
1081          rad_lw_cs_in  = 0.0_wp
1082          rad_lw_cs_out = 0.0_wp
1083
1084!
1085!--       Allocate dummy array for storing surface temperature
1086          ALLOCATE ( rrtm_tsfc(1) )
1087
1088!
1089!--       Initialize RRTMG
1090          IF ( lw_radiation )  CALL rrtmg_lw_ini ( cp )
1091          IF ( sw_radiation )  CALL rrtmg_sw_ini ( cp )
1092
1093!
1094!--       Set input files for RRTMG
1095          INQUIRE(FILE="RAD_SND_DATA", EXIST=snd_exists) 
1096          IF ( .NOT. snd_exists )  THEN
1097             rrtm_input_file = "rrtmg_lw.nc"
1098          ENDIF
1099
1100!
1101!--       Read vertical layers for RRTMG from sounding data
1102!--       The routine provides nzt_rad, hyp_snd(1:nzt_rad),
1103!--       t_snd(nzt+2:nzt_rad), rrtm_play(1:nzt_rad), rrtm_plev(1_nzt_rad+1),
1104!--       rrtm_tlay(nzt+2:nzt_rad), rrtm_tlev(nzt+2:nzt_rad+1)
1105          CALL read_sounding_data
1106
1107!
1108!--       Read trace gas profiles from file. This routine provides
1109!--       the rrtm_ arrays (1:nzt_rad+1)
1110          CALL read_trace_gas_data
1111#endif
1112       ENDIF
1113
1114!
1115!--    Perform user actions if required
1116       CALL user_init_radiation
1117
1118!
1119!--    Calculate radiative fluxes at model start
1120       IF (  TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data' )  THEN
1121
1122          SELECT CASE ( radiation_scheme )
1123             CASE ( 'rrtmg' )
1124                CALL radiation_rrtmg
1125             CASE ( 'clear-sky' )
1126                CALL radiation_clearsky
1127             CASE ( 'constant' )
1128                CALL radiation_constant
1129             CASE DEFAULT
1130          END SELECT
1131
1132       ENDIF
1133
1134       RETURN
1135
1136    END SUBROUTINE radiation_init
1137
1138
1139!------------------------------------------------------------------------------!
1140! Description:
1141! ------------
1142!> A simple clear sky radiation model
1143!------------------------------------------------------------------------------!
1144    SUBROUTINE radiation_clearsky
1145
1146
1147       IMPLICIT NONE
1148
1149       INTEGER(iwp) :: i, j, k   !< loop indices
1150       REAL(wp)     :: exn,   &  !< Exner functions at surface
1151                       exn1,  &  !< Exner functions at first grid level
1152                       pt1       !< potential temperature at first grid level
1153
1154!
1155!--    Calculate current zenith angle
1156       CALL calc_zenith
1157
1158!
1159!--    Calculate sky transmissivity
1160       sky_trans = 0.6_wp + 0.2_wp * zenith(0)
1161
1162!
1163!--    Calculate value of the Exner function
1164       exn = (surface_pressure / 1000.0_wp )**0.286_wp
1165!
1166!--    Calculate radiation fluxes and net radiation (rad_net) for each grid
1167!--    point
1168       DO i = nxlg, nxrg
1169          DO j = nysg, nyng
1170!
1171!--          Obtain vertical index of topography top
1172             k = MAXLOC(                                                       &
1173                        MERGE( 1, 0,                                           &
1174                               BTEST( wall_flags_0(:,j,i), 12 )                &
1175                             ), DIM = 1                                        &
1176                       ) - 1
1177
1178             exn1 = (hyp(k+1) / 100000.0_wp )**0.286_wp
1179
1180             rad_sw_in(0,j,i)  = solar_constant * sky_trans * zenith(0)
1181             rad_sw_out(0,j,i) = alpha(j,i) * rad_sw_in(0,j,i)
1182             rad_lw_out(0,j,i) = emissivity * sigma_sb * (pt(k,j,i) * exn)**4
1183
1184             IF ( cloud_physics )  THEN
1185                pt1 = pt(k+1,j,i) + l_d_cp / exn1 * ql(k+1,j,i)
1186                rad_lw_in(0,j,i)  = 0.8_wp * sigma_sb * (pt1 * exn1)**4
1187             ELSE
1188                rad_lw_in(0,j,i)  = 0.8_wp * sigma_sb * (pt(k+1,j,i) * exn1)**4
1189             ENDIF
1190
1191             rad_net(j,i) = rad_sw_in(0,j,i) - rad_sw_out(0,j,i)               &
1192                            + rad_lw_in(0,j,i) - rad_lw_out(0,j,i)
1193
1194
1195             rad_lw_out_change_0(j,i) = 3.0_wp * sigma_sb * emissivity         &
1196                                        * (pt(k,j,i) * exn) ** 3
1197
1198          ENDDO
1199       ENDDO
1200
1201    END SUBROUTINE radiation_clearsky
1202
1203
1204!------------------------------------------------------------------------------!
1205! Description:
1206! ------------
1207!> This scheme keeps the prescribed net radiation constant during the run
1208!------------------------------------------------------------------------------!
1209    SUBROUTINE radiation_constant
1210
1211
1212       IMPLICIT NONE
1213
1214       INTEGER(iwp) :: i, j, k   !< loop indices
1215       REAL(wp)     :: exn,   &  !< Exner functions at surface
1216                       exn1,  &  !< Exner functions at first grid level
1217                       pt1       !< potential temperature at first grid level
1218
1219!
1220!--    Calculate value of the Exner function
1221       exn = (surface_pressure / 1000.0_wp )**0.286_wp
1222!
1223!--    Prescribe net radiation and estimate the remaining radiative fluxes
1224       DO i = nxlg, nxrg
1225          DO j = nysg, nyng
1226!
1227!--          Obtain vertical index of topography top. So far it is identical to nzb.
1228             k = MAXLOC(                                                       &
1229                        MERGE( 1, 0,                                           &
1230                               BTEST( wall_flags_0(:,j,i), 12 )                &
1231                             ), DIM = 1                                        &
1232                       ) - 1
1233
1234             rad_net(j,i)      = net_radiation
1235
1236             exn1 = (hyp(k+1) / 100000.0_wp )**0.286_wp
1237
1238             IF ( cloud_physics )  THEN
1239                pt1 = pt(k+1,j,i) + l_d_cp / exn1 * ql(k+1,j,i)
1240                rad_lw_in(0,j,i)  = 0.8_wp * sigma_sb * (pt1 * exn1)**4
1241             ELSE
1242                rad_lw_in(0,j,i)  = 0.8_wp * sigma_sb * (pt(k+1,j,i) * exn1)**4
1243             ENDIF
1244
1245             rad_lw_out(0,j,i) = emissivity * sigma_sb * (pt(k,j,i) * exn)**4
1246
1247             rad_sw_in(0,j,i) = ( rad_net(j,i) - rad_lw_in(0,j,i)              &
1248                                  + rad_lw_out(0,j,i) )                        &
1249                                  / ( 1.0_wp - alpha(j,i) )
1250
1251          ENDDO
1252       ENDDO
1253
1254    END SUBROUTINE radiation_constant
1255
1256!------------------------------------------------------------------------------!
1257! Description:
1258! ------------
1259!> Header output for radiation model
1260!------------------------------------------------------------------------------!
1261    SUBROUTINE radiation_header ( io )
1262
1263
1264       IMPLICIT NONE
1265 
1266       INTEGER(iwp), INTENT(IN) ::  io            !< Unit of the output file
1267   
1268
1269       
1270!
1271!--    Write radiation model header
1272       WRITE( io, 3 )
1273
1274       IF ( radiation_scheme == "constant" )  THEN
1275          WRITE( io, 4 ) net_radiation
1276       ELSEIF ( radiation_scheme == "clear-sky" )  THEN
1277          WRITE( io, 5 )
1278       ELSEIF ( radiation_scheme == "rrtmg" )  THEN
1279          WRITE( io, 6 )
1280          IF ( .NOT. lw_radiation )  WRITE( io, 10 )
1281          IF ( .NOT. sw_radiation )  WRITE( io, 11 )
1282       ENDIF
1283
1284       IF ( albedo_type == 0 )  THEN
1285          WRITE( io, 7 ) albedo
1286       ELSE
1287          WRITE( io, 8 ) TRIM( albedo_type_name(albedo_type) )
1288       ENDIF
1289       IF ( constant_albedo )  THEN
1290          WRITE( io, 9 )
1291       ENDIF
1292       
1293       IF ( radiation .AND. radiation_scheme /= 'constant' )  THEN
1294          WRITE ( io, 1 )  lambda
1295          WRITE ( io, 2 )  day_init, time_utc_init
1296       ENDIF
1297
1298       WRITE( io, 12 ) dt_radiation
1299 
1300
1301 1 FORMAT ('    Geograph. longitude            :   lambda = ',F4.1,' degr')
1302 2 FORMAT ('    Day of the year at model start :   day_init = ',I3   &
1303            /'    UTC time at model start        :   time_utc_init = ',F7.1' s')
1304 3 FORMAT (//' Radiation model information:'/                                  &
1305              ' ----------------------------'/)
1306 4 FORMAT ('    --> Using constant net radiation: net_radiation = ', F6.2,        &
1307           // 'W/m**2')
1308 5 FORMAT ('    --> Simple radiation scheme for clear sky is used (no clouds,',   &
1309                   ' default)')
1310 6 FORMAT ('    --> RRTMG scheme is used')
1311 7 FORMAT (/'    User-specific surface albedo: albedo =', F6.3)
1312 8 FORMAT (/'    Albedo is set for land surface type: ', A)
1313 9 FORMAT (/'    --> Albedo is fixed during the run')
131410 FORMAT (/'    --> Longwave radiation is disabled')
131511 FORMAT (/'    --> Shortwave radiation is disabled.')
131612 FORMAT  ('    Timestep: dt_radiation = ', F6.2, '  s')
1317
1318
1319    END SUBROUTINE radiation_header
1320   
1321
1322!------------------------------------------------------------------------------!
1323! Description:
1324! ------------
1325!> Parin for &radiation_par for radiation model
1326!------------------------------------------------------------------------------!
1327    SUBROUTINE radiation_parin
1328
1329
1330       IMPLICIT NONE
1331
1332       CHARACTER (LEN=80) ::  line  !< dummy string that contains the current line of the parameter file
1333       
1334       NAMELIST /radiation_par/   albedo, albedo_type, albedo_lw_dir,          &
1335                                  albedo_lw_dif, albedo_sw_dir, albedo_sw_dif, &
1336                                  constant_albedo, day_init, dt_radiation,     &
1337                                  lambda, lw_radiation, net_radiation,         &
1338                                  radiation_scheme, skip_time_do_radiation,    &
1339                                  sw_radiation, time_utc_init,                 &
1340                                  unscheduled_radiation_calls
1341       
1342       line = ' '
1343       
1344!
1345!--    Try to find radiation model package
1346       REWIND ( 11 )
1347       line = ' '
1348       DO   WHILE ( INDEX( line, '&radiation_par' ) == 0 )
1349          READ ( 11, '(A)', END=10 )  line
1350       ENDDO
1351       BACKSPACE ( 11 )
1352
1353!
1354!--    Read user-defined namelist
1355       READ ( 11, radiation_par )
1356
1357!
1358!--    Set flag that indicates that the radiation model is switched on
1359       radiation = .TRUE.
1360
1361 10    CONTINUE
1362       
1363
1364    END SUBROUTINE radiation_parin
1365
1366
1367!------------------------------------------------------------------------------!
1368! Description:
1369! ------------
1370!> Implementation of the RRTMG radiation_scheme
1371!------------------------------------------------------------------------------!
1372    SUBROUTINE radiation_rrtmg
1373
1374       USE indices,                                                            &
1375           ONLY:  nbgp
1376
1377       USE particle_attributes,                                                &
1378           ONLY:  grid_particles, number_of_particles, particles,              &
1379                  particle_advection_start, prt_count
1380
1381       IMPLICIT NONE
1382
1383#if defined ( __rrtmg )
1384
1385       INTEGER(iwp) :: i, j, k, n !< loop indices
1386
1387       REAL(wp)     ::  s_r2, &   !< weighted sum over all droplets with r^2
1388                        s_r3      !< weighted sum over all droplets with r^3
1389
1390!
1391!--    Calculate current (cosine of) zenith angle and whether the sun is up
1392       CALL calc_zenith     
1393!
1394!--    Calculate surface albedo
1395       IF ( .NOT. constant_albedo )  THEN
1396          CALL calc_albedo
1397       ENDIF
1398
1399!
1400!--    Prepare input data for RRTMG
1401
1402!
1403!--    In case of large scale forcing with surface data, calculate new pressure
1404!--    profile. nzt_rad might be modified by these calls and all required arrays
1405!--    will then be re-allocated
1406       IF ( large_scale_forcing  .AND.  lsf_surf )  THEN
1407          CALL read_sounding_data
1408          CALL read_trace_gas_data
1409       ENDIF
1410!
1411!--    Loop over all grid points
1412       DO i = nxl, nxr
1413          DO j = nys, nyn
1414
1415!
1416!--          Prepare profiles of temperature and H2O volume mixing ratio
1417             rrtm_tlev(0,nzb+1) = pt(nzb,j,i) * ( surface_pressure             &
1418                                                  / 1000.0_wp )**0.286_wp
1419
1420
1421             IF ( cloud_physics )  THEN
1422                DO k = nzb+1, nzt+1
1423                   rrtm_tlay(0,k) = pt(k,j,i) * ( (hyp(k) ) / 100000.0_wp      &
1424                                    )**0.286_wp + l_d_cp * ql(k,j,i)
1425                   rrtm_h2ovmr(0,k) = mol_mass_air_d_wv * (q(k,j,i) - ql(k,j,i))
1426                ENDDO
1427             ELSE
1428                DO k = nzb+1, nzt+1
1429                   rrtm_tlay(0,k) = pt(k,j,i) * ( (hyp(k) ) / 100000.0_wp      &
1430                                    )**0.286_wp
1431                   rrtm_h2ovmr(0,k) = 0.0_wp
1432                ENDDO
1433             ENDIF
1434
1435!
1436!--          Avoid temperature/humidity jumps at the top of the LES domain by
1437!--          linear interpolation from nzt+2 to nzt+7
1438             DO k = nzt+2, nzt+7
1439                rrtm_tlay(0,k) = rrtm_tlay(0,nzt+1)                            &
1440                              + ( rrtm_tlay(0,nzt+8) - rrtm_tlay(0,nzt+1) )    &
1441                              / ( rrtm_play(0,nzt+8) - rrtm_play(0,nzt+1) )    &
1442                              * ( rrtm_play(0,k) - rrtm_play(0,nzt+1) )
1443
1444                rrtm_h2ovmr(0,k) = rrtm_h2ovmr(0,nzt+1)                        &
1445                              + ( rrtm_h2ovmr(0,nzt+8) - rrtm_h2ovmr(0,nzt+1) )&
1446                              / ( rrtm_play(0,nzt+8)   - rrtm_play(0,nzt+1)   )&
1447                              * ( rrtm_play(0,k) - rrtm_play(0,nzt+1) )
1448
1449             ENDDO
1450
1451!--          Linear interpolate to zw grid
1452             DO k = nzb+2, nzt+8
1453                rrtm_tlev(0,k)   = rrtm_tlay(0,k-1) + (rrtm_tlay(0,k) -        &
1454                                   rrtm_tlay(0,k-1))                           &
1455                                   / ( rrtm_play(0,k) - rrtm_play(0,k-1) )     &
1456                                   * ( rrtm_plev(0,k) - rrtm_play(0,k-1) )
1457             ENDDO
1458
1459
1460!
1461!--          Calculate liquid water path and cloud fraction for each column.
1462!--          Note that LWP is required in g/m² instead of kg/kg m.
1463             rrtm_cldfr  = 0.0_wp
1464             rrtm_reliq  = 0.0_wp
1465             rrtm_cliqwp = 0.0_wp
1466             rrtm_icld   = 0
1467
1468             IF ( cloud_physics )  THEN
1469                DO k = nzb+1, nzt+1
1470                   rrtm_cliqwp(0,k) =  ql(k,j,i) * 1000.0_wp *                 &
1471                                       (rrtm_plev(0,k) - rrtm_plev(0,k+1))     &
1472                                       * 100.0_wp / g 
1473
1474                   IF ( rrtm_cliqwp(0,k) > 0.0_wp )  THEN
1475                      rrtm_cldfr(0,k) = 1.0_wp
1476                      IF ( rrtm_icld == 0 )  rrtm_icld = 1
1477
1478!
1479!--                   Calculate cloud droplet effective radius
1480                      IF ( cloud_physics )  THEN
1481                         rrtm_reliq(0,k) = 1.0E6_wp * ( 3.0_wp * ql(k,j,i)        &
1482                                           * rho_surface                          &
1483                                           / ( 4.0_wp * pi * nc_const * rho_l )   &
1484                                           )**0.33333333333333_wp                 &
1485                                           * EXP( LOG( sigma_gc )**2 )
1486
1487                      ELSEIF ( cloud_droplets )  THEN
1488                         number_of_particles = prt_count(k,j,i)
1489
1490                         IF (number_of_particles <= 0)  CYCLE
1491                         particles => grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
1492                         s_r2 = 0.0_wp
1493                         s_r3 = 0.0_wp
1494
1495                         DO  n = 1, number_of_particles
1496                            IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN
1497                               s_r2 = s_r2 + particles(n)%radius**2 * &
1498                                      particles(n)%weight_factor
1499                               s_r3 = s_r3 + particles(n)%radius**3 * &
1500                                      particles(n)%weight_factor
1501                            ENDIF
1502                         ENDDO
1503
1504                         IF ( s_r2 > 0.0_wp )  rrtm_reliq(0,k) = s_r3 / s_r2
1505
1506                      ENDIF
1507
1508!
1509!--                   Limit effective radius
1510                      IF ( rrtm_reliq(0,k) > 0.0_wp )  THEN
1511                         rrtm_reliq(0,k) = MAX(rrtm_reliq(0,k),2.5_wp)
1512                         rrtm_reliq(0,k) = MIN(rrtm_reliq(0,k),60.0_wp)
1513                     ENDIF
1514                   ENDIF
1515                ENDDO
1516             ENDIF
1517
1518!
1519!--          Set surface temperature
1520             rrtm_tsfc = pt(nzb,j,i) * (surface_pressure / 1000.0_wp )**0.286_wp
1521
1522             IF ( lw_radiation )  THEN
1523               CALL rrtmg_lw( 1, nzt_rad      , rrtm_icld    , rrtm_idrv      ,&
1524               rrtm_play       , rrtm_plev    , rrtm_tlay    , rrtm_tlev      ,&
1525               rrtm_tsfc       , rrtm_h2ovmr  , rrtm_o3vmr   , rrtm_co2vmr    ,&
1526               rrtm_ch4vmr     , rrtm_n2ovmr  , rrtm_o2vmr   , rrtm_cfc11vmr  ,&
1527               rrtm_cfc12vmr   , rrtm_cfc22vmr, rrtm_ccl4vmr , rrtm_emis      ,&
1528               rrtm_inflglw    , rrtm_iceflglw, rrtm_liqflglw, rrtm_cldfr     ,&
1529               rrtm_lw_taucld  , rrtm_cicewp  , rrtm_cliqwp  , rrtm_reice     ,& 
1530               rrtm_reliq      , rrtm_lw_tauaer,                               &
1531               rrtm_lwuflx     , rrtm_lwdflx  , rrtm_lwhr  ,                   &
1532               rrtm_lwuflxc    , rrtm_lwdflxc , rrtm_lwhrc ,                   &
1533               rrtm_lwuflx_dt  ,  rrtm_lwuflxc_dt )
1534
1535!
1536!--             Save fluxes
1537                DO k = nzb, nzt+1
1538                   rad_lw_in(k,j,i)  = rrtm_lwdflx(0,k)
1539                   rad_lw_out(k,j,i) = rrtm_lwuflx(0,k)
1540                ENDDO
1541
1542!
1543!--             Save heating rates (convert from K/d to K/h)
1544                DO k = nzb+1, nzt+1
1545                   rad_lw_hr(k,j,i)     = rrtm_lwhr(0,k)  * d_hours_day
1546                   rad_lw_cs_hr(k,j,i)  = rrtm_lwhrc(0,k) * d_hours_day
1547                ENDDO
1548
1549!
1550!--             Save change in LW heating rate
1551                rad_lw_out_change_0(j,i) = rrtm_lwuflx_dt(0,nzb)
1552
1553             ENDIF
1554
1555             IF ( sw_radiation .AND. sun_up )  THEN
1556                CALL rrtmg_sw( 1, nzt_rad      , rrtm_icld  , rrtm_iaer       ,&
1557               rrtm_play       , rrtm_plev    , rrtm_tlay  , rrtm_tlev        ,&
1558               rrtm_tsfc       , rrtm_h2ovmr  , rrtm_o3vmr , rrtm_co2vmr      ,&
1559               rrtm_ch4vmr     , rrtm_n2ovmr  , rrtm_o2vmr , rrtm_asdir(:,j,i),&
1560               rrtm_asdif(:,j,i), rrtm_aldir(:,j,i), rrtm_aldif(:,j,i), zenith,&
1561               0.0_wp          , day          , solar_constant,   rrtm_inflgsw,&
1562               rrtm_iceflgsw   , rrtm_liqflgsw, rrtm_cldfr , rrtm_sw_taucld   ,&
1563               rrtm_sw_ssacld  , rrtm_sw_asmcld, rrtm_sw_fsfcld, rrtm_cicewp  ,&
1564               rrtm_cliqwp     , rrtm_reice   , rrtm_reliq , rrtm_sw_tauaer   ,&
1565               rrtm_sw_ssaaer     , rrtm_sw_asmaer  , rrtm_sw_ecaer ,          &
1566               rrtm_swuflx     , rrtm_swdflx  , rrtm_swhr  ,                   &
1567               rrtm_swuflxc    , rrtm_swdflxc , rrtm_swhrc )
1568 
1569!
1570!--             Save fluxes
1571                DO k = nzb, nzt+1
1572                   rad_sw_in(k,j,i)  = rrtm_swdflx(0,k)
1573                   rad_sw_out(k,j,i) = rrtm_swuflx(0,k)
1574                ENDDO
1575
1576!
1577!--             Save heating rates (convert from K/d to K/s)
1578                DO k = nzb+1, nzt+1
1579                   rad_sw_hr(k,j,i)     = rrtm_swhr(0,k)  * d_hours_day
1580                   rad_sw_cs_hr(k,j,i)  = rrtm_swhrc(0,k) * d_hours_day
1581                ENDDO
1582
1583             ENDIF
1584
1585!
1586!--          Calculate surface net radiation
1587             rad_net(j,i) = rad_sw_in(nzb,j,i) - rad_sw_out(nzb,j,i)           &
1588                            + rad_lw_in(nzb,j,i) - rad_lw_out(nzb,j,i)
1589
1590          ENDDO
1591       ENDDO
1592
1593       CALL exchange_horiz( rad_lw_in,  nbgp )
1594       CALL exchange_horiz( rad_lw_out, nbgp )
1595       CALL exchange_horiz( rad_lw_hr,    nbgp )
1596       CALL exchange_horiz( rad_lw_cs_hr, nbgp )
1597
1598       CALL exchange_horiz( rad_sw_in,  nbgp )
1599       CALL exchange_horiz( rad_sw_out, nbgp ) 
1600       CALL exchange_horiz( rad_sw_hr,    nbgp )
1601       CALL exchange_horiz( rad_sw_cs_hr, nbgp )
1602
1603       CALL exchange_horiz_2d( rad_net )
1604       CALL exchange_horiz_2d( rad_lw_out_change_0 )
1605#endif
1606
1607    END SUBROUTINE radiation_rrtmg
1608
1609
1610!------------------------------------------------------------------------------!
1611! Description:
1612! ------------
1613!> Calculate the cosine of the zenith angle (variable is called zenith)
1614!------------------------------------------------------------------------------!
1615    SUBROUTINE calc_zenith
1616
1617       IMPLICIT NONE
1618
1619       REAL(wp) ::  declination,  & !< solar declination angle
1620                    hour_angle      !< solar hour angle
1621!
1622!--    Calculate current day and time based on the initial values and simulation
1623!--    time
1624       day = day_init + INT(FLOOR( (time_utc_init + time_since_reference_point)    &
1625                               / 86400.0_wp ), KIND=iwp)
1626       time_utc = MOD((time_utc_init + time_since_reference_point), 86400.0_wp)
1627
1628
1629!
1630!--    Calculate solar declination and hour angle   
1631       declination = ASIN( decl_1 * SIN(decl_2 * REAL(day, KIND=wp) - decl_3) )
1632       hour_angle  = 2.0_wp * pi * (time_utc / 86400.0_wp) + lon - pi
1633
1634!
1635!--    Calculate cosine of solar zenith angle
1636       zenith(0) = SIN(lat) * SIN(declination) + COS(lat) * COS(declination)      &
1637                                            * COS(hour_angle)
1638       zenith(0) = MAX(0.0_wp,zenith(0))
1639
1640!
1641!--    Calculate solar directional vector
1642       IF ( sun_direction )  THEN
1643!--       Direction in longitudes equals to sin(solar_azimuth) * sin(zenith)
1644          sun_dir_lon(0) = -SIN(hour_angle) * COS(declination)
1645!--       Direction in latitues equals to cos(solar_azimuth) * sin(zenith)
1646          sun_dir_lat(0) = SIN(declination) * COS(lat) - COS(hour_angle) &
1647                              * COS(declination) * SIN(lat)
1648       ENDIF
1649
1650!
1651!--    Check if the sun is up (otheriwse shortwave calculations can be skipped)
1652       IF ( zenith(0) > 0.0_wp )  THEN
1653          sun_up = .TRUE.
1654       ELSE
1655          sun_up = .FALSE.
1656       END IF
1657
1658    END SUBROUTINE calc_zenith
1659
1660#if defined ( __rrtmg ) && defined ( __netcdf )
1661!------------------------------------------------------------------------------!
1662! Description:
1663! ------------
1664!> Calculates surface albedo components based on Briegleb (1992) and
1665!> Briegleb et al. (1986)
1666!------------------------------------------------------------------------------!
1667    SUBROUTINE calc_albedo
1668
1669        IMPLICIT NONE
1670
1671        IF ( sun_up )  THEN
1672!
1673!--        Ocean
1674           IF ( albedo_type == 1 )  THEN
1675              rrtm_aldir(0,:,:) = 0.026_wp / ( zenith(0)**1.7_wp + 0.065_wp )  &
1676                                  + 0.15_wp * ( zenith(0) - 0.1_wp )           &
1677                                            * ( zenith(0) - 0.5_wp )           &
1678                                            * ( zenith(0) - 1.0_wp )
1679              rrtm_asdir(0,:,:) = rrtm_aldir(0,:,:)
1680!
1681!--        Snow
1682           ELSEIF ( albedo_type == 16 )  THEN
1683              IF ( zenith(0) < 0.5_wp )  THEN
1684                 rrtm_aldir(0,:,:) = 0.5_wp * (1.0_wp - aldif)                 &
1685                                     * ( 3.0_wp / (1.0_wp + 4.0_wp             &
1686                                     * zenith(0))) - 1.0_wp
1687                 rrtm_asdir(0,:,:) = 0.5_wp * (1.0_wp - asdif)                 &
1688                                     * ( 3.0_wp / (1.0_wp + 4.0_wp             &
1689                                     * zenith(0))) - 1.0_wp
1690
1691                 rrtm_aldir(0,:,:) = MIN(0.98_wp, rrtm_aldir(0,:,:))
1692                 rrtm_asdir(0,:,:) = MIN(0.98_wp, rrtm_asdir(0,:,:))
1693              ELSE
1694                 rrtm_aldir(0,:,:) = aldif
1695                 rrtm_asdir(0,:,:) = asdif
1696              ENDIF
1697!
1698!--        Sea ice
1699           ELSEIF ( albedo_type == 15 )  THEN
1700                 rrtm_aldir(0,:,:) = aldif
1701                 rrtm_asdir(0,:,:) = asdif
1702
1703!
1704!--        Asphalt
1705           ELSEIF ( albedo_type == 17 )  THEN
1706                 rrtm_aldir(0,:,:) = aldif
1707                 rrtm_asdir(0,:,:) = asdif
1708!
1709!--        Land surfaces
1710           ELSE
1711              SELECT CASE ( albedo_type )
1712
1713!
1714!--              Surface types with strong zenith dependence
1715                 CASE ( 1, 2, 3, 4, 11, 12, 13 )
1716                    rrtm_aldir(0,:,:) = aldif * 1.4_wp /                       &
1717                                        (1.0_wp + 0.8_wp * zenith(0))
1718                    rrtm_asdir(0,:,:) = asdif * 1.4_wp /                       &
1719                                        (1.0_wp + 0.8_wp * zenith(0))
1720!
1721!--              Surface types with weak zenith dependence
1722                 CASE ( 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14 )
1723                    rrtm_aldir(0,:,:) = aldif * 1.1_wp /                       &
1724                                        (1.0_wp + 0.2_wp * zenith(0))
1725                    rrtm_asdir(0,:,:) = asdif * 1.1_wp /                       &
1726                                        (1.0_wp + 0.2_wp * zenith(0))
1727
1728                 CASE DEFAULT
1729
1730              END SELECT
1731           ENDIF
1732!
1733!--        Diffusive albedo is taken from Table 2
1734           rrtm_aldif(0,:,:) = aldif
1735           rrtm_asdif(0,:,:) = asdif
1736
1737        ELSE
1738
1739           rrtm_aldir(0,:,:) = 0.0_wp
1740           rrtm_asdir(0,:,:) = 0.0_wp
1741           rrtm_aldif(0,:,:) = 0.0_wp
1742           rrtm_asdif(0,:,:) = 0.0_wp
1743        ENDIF
1744    END SUBROUTINE calc_albedo
1745
1746!------------------------------------------------------------------------------!
1747! Description:
1748! ------------
1749!> Read sounding data (pressure and temperature) from RADIATION_DATA.
1750!------------------------------------------------------------------------------!
1751    SUBROUTINE read_sounding_data
1752
1753       IMPLICIT NONE
1754
1755       INTEGER(iwp) :: id,           & !< NetCDF id of input file
1756                       id_dim_zrad,  & !< pressure level id in the NetCDF file
1757                       id_var,       & !< NetCDF variable id
1758                       k,            & !< loop index
1759                       nz_snd,       & !< number of vertical levels in the sounding data
1760                       nz_snd_start, & !< start vertical index for sounding data to be used
1761                       nz_snd_end      !< end vertical index for souding data to be used
1762
1763       REAL(wp) :: t_surface           !< actual surface temperature
1764
1765       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  hyp_snd_tmp, & !< temporary hydrostatic pressure profile (sounding)
1766                                               t_snd_tmp      !< temporary temperature profile (sounding)
1767
1768!
1769!--    In case of updates, deallocate arrays first (sufficient to check one
1770!--    array as the others are automatically allocated). This is required
1771!--    because nzt_rad might change during the update
1772       IF ( ALLOCATED ( hyp_snd ) )  THEN
1773          DEALLOCATE( hyp_snd )
1774          DEALLOCATE( t_snd )
1775          DEALLOCATE( q_snd  )
1776          DEALLOCATE ( rrtm_play )
1777          DEALLOCATE ( rrtm_plev )
1778          DEALLOCATE ( rrtm_tlay )
1779          DEALLOCATE ( rrtm_tlev )
1780
1781          DEALLOCATE ( rrtm_h2ovmr )
1782          DEALLOCATE ( rrtm_cicewp )
1783          DEALLOCATE ( rrtm_cldfr )
1784          DEALLOCATE ( rrtm_cliqwp )
1785          DEALLOCATE ( rrtm_reice )
1786          DEALLOCATE ( rrtm_reliq )
1787          DEALLOCATE ( rrtm_lw_taucld )
1788          DEALLOCATE ( rrtm_lw_tauaer )
1789
1790          DEALLOCATE ( rrtm_lwdflx  )
1791          DEALLOCATE ( rrtm_lwdflxc )
1792          DEALLOCATE ( rrtm_lwuflx  )
1793          DEALLOCATE ( rrtm_lwuflxc )
1794          DEALLOCATE ( rrtm_lwuflx_dt )
1795          DEALLOCATE ( rrtm_lwuflxc_dt )
1796          DEALLOCATE ( rrtm_lwhr  )
1797          DEALLOCATE ( rrtm_lwhrc )
1798
1799          DEALLOCATE ( rrtm_sw_taucld )
1800          DEALLOCATE ( rrtm_sw_ssacld )
1801          DEALLOCATE ( rrtm_sw_asmcld )
1802          DEALLOCATE ( rrtm_sw_fsfcld )
1803          DEALLOCATE ( rrtm_sw_tauaer )
1804          DEALLOCATE ( rrtm_sw_ssaaer )
1805          DEALLOCATE ( rrtm_sw_asmaer ) 
1806          DEALLOCATE ( rrtm_sw_ecaer )   
1807 
1808          DEALLOCATE ( rrtm_swdflx  )
1809          DEALLOCATE ( rrtm_swdflxc )
1810          DEALLOCATE ( rrtm_swuflx  )
1811          DEALLOCATE ( rrtm_swuflxc )
1812          DEALLOCATE ( rrtm_swhr  )
1813          DEALLOCATE ( rrtm_swhrc )
1814
1815       ENDIF
1816
1817!
1818!--    Open file for reading
1819       nc_stat = NF90_OPEN( rrtm_input_file, NF90_NOWRITE, id )
1820       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_sounding_data', 549 )
1821
1822!
1823!--    Inquire dimension of z axis and save in nz_snd
1824       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, "Pressure", id_dim_zrad )
1825       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim_zrad, len = nz_snd )
1826       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_sounding_data', 551 )
1827
1828!
1829! !--    Allocate temporary array for storing pressure data
1830       ALLOCATE( hyp_snd_tmp(1:nz_snd) )
1831       hyp_snd_tmp = 0.0_wp
1832
1833
1834!--    Read pressure from file
1835       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, "Pressure", id_var )
1836       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, hyp_snd_tmp(:), start = (/1/),      &
1837                               count = (/nz_snd/) )
1838       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_sounding_data', 552 )
1839
1840!
1841!--    Allocate temporary array for storing temperature data
1842       ALLOCATE( t_snd_tmp(1:nz_snd) )
1843       t_snd_tmp = 0.0_wp
1844
1845!
1846!--    Read temperature from file
1847       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, "ReferenceTemperature", id_var )
1848       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, t_snd_tmp(:), start = (/1/),        &
1849                               count = (/nz_snd/) )
1850       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_sounding_data', 553 )
1851
1852!
1853!--    Calculate start of sounding data
1854       nz_snd_start = nz_snd + 1
1855       nz_snd_end   = nz_snd + 1
1856
1857!
1858!--    Start filling vertical dimension at 10hPa above the model domain (hyp is
1859!--    in Pa, hyp_snd in hPa).
1860       DO  k = 1, nz_snd
1861          IF ( hyp_snd_tmp(k) < ( hyp(nzt+1) - 1000.0_wp) * 0.01_wp )  THEN
1862             nz_snd_start = k
1863             EXIT
1864          END IF
1865       END DO
1866
1867       IF ( nz_snd_start <= nz_snd )  THEN
1868          nz_snd_end = nz_snd
1869       END IF
1870
1871
1872!
1873!--    Calculate of total grid points for RRTMG calculations
1874       nzt_rad = nzt + nz_snd_end - nz_snd_start + 1
1875
1876!
1877!--    Save data above LES domain in hyp_snd, t_snd and q_snd
1878!--    Note: q_snd_tmp is not calculated at the moment (dry residual atmosphere)
1879       ALLOCATE( hyp_snd(nzb+1:nzt_rad) )
1880       ALLOCATE( t_snd(nzb+1:nzt_rad)   )
1881       ALLOCATE( q_snd(nzb+1:nzt_rad)   )
1882       hyp_snd = 0.0_wp
1883       t_snd = 0.0_wp
1884       q_snd = 0.0_wp
1885
1886       hyp_snd(nzt+2:nzt_rad) = hyp_snd_tmp(nz_snd_start+1:nz_snd_end)
1887       t_snd(nzt+2:nzt_rad)   = t_snd_tmp(nz_snd_start+1:nz_snd_end)
1888
1889       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
1890
1891!
1892!--    Calculate pressure levels on zu and zw grid. Sounding data is added at
1893!--    top of the LES domain. This routine does not consider horizontal or
1894!--    vertical variability of pressure and temperature
1895       ALLOCATE ( rrtm_play(0:0,nzb+1:nzt_rad+1)   )
1896       ALLOCATE ( rrtm_plev(0:0,nzb+1:nzt_rad+2)   )
1897
1898       t_surface = pt_surface * ( surface_pressure / 1000.0_wp )**0.286_wp
1899       DO k = nzb+1, nzt+1
1900          rrtm_play(0,k) = hyp(k) * 0.01_wp
1901          rrtm_plev(0,k) = surface_pressure * ( (t_surface - g/cp * zw(k-1)) / &
1902                         t_surface )**(1.0_wp/0.286_wp)
1903       ENDDO
1904
1905       DO k = nzt+2, nzt_rad
1906          rrtm_play(0,k) = hyp_snd(k)
1907          rrtm_plev(0,k) = 0.5_wp * ( rrtm_play(0,k) + rrtm_play(0,k-1) )
1908       ENDDO
1909       rrtm_plev(0,nzt_rad+1) = MAX( 0.5 * hyp_snd(nzt_rad),                   &
1910                                   1.5 * hyp_snd(nzt_rad)                      &
1911                                 - 0.5 * hyp_snd(nzt_rad-1) )
1912       rrtm_plev(0,nzt_rad+2)  = MIN( 1.0E-4_wp,                               &
1913                                      0.25_wp * rrtm_plev(0,nzt_rad+1) )
1914
1915       rrtm_play(0,nzt_rad+1) = 0.5 * rrtm_plev(0,nzt_rad+1)
1916
1917!
1918!--    Calculate temperature/humidity levels at top of the LES domain.
1919!--    Currently, the temperature is taken from sounding data (might lead to a
1920!--    temperature jump at interface. To do: Humidity is currently not
1921!--    calculated above the LES domain.
1922       ALLOCATE ( rrtm_tlay(0:0,nzb+1:nzt_rad+1)   )
1923       ALLOCATE ( rrtm_tlev(0:0,nzb+1:nzt_rad+2)   )
1924       ALLOCATE ( rrtm_h2ovmr(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1925
1926       DO k = nzt+8, nzt_rad
1927          rrtm_tlay(0,k)   = t_snd(k)
1928          rrtm_h2ovmr(0,k) = q_snd(k)
1929       ENDDO
1930       rrtm_tlay(0,nzt_rad+1) = 2.0_wp * rrtm_tlay(0,nzt_rad)                 &
1931                                - rrtm_tlay(0,nzt_rad-1)
1932       DO k = nzt+9, nzt_rad+1
1933          rrtm_tlev(0,k)   = rrtm_tlay(0,k-1) + (rrtm_tlay(0,k)                &
1934                             - rrtm_tlay(0,k-1))                               &
1935                             / ( rrtm_play(0,k) - rrtm_play(0,k-1) )           &
1936                             * ( rrtm_plev(0,k) - rrtm_play(0,k-1) )
1937       ENDDO
1938       rrtm_h2ovmr(0,nzt_rad+1) = rrtm_h2ovmr(0,nzt_rad)
1939
1940       rrtm_tlev(0,nzt_rad+2)   = 2.0_wp * rrtm_tlay(0,nzt_rad+1)              &
1941                                  - rrtm_tlev(0,nzt_rad)
1942!
1943!--    Allocate remaining RRTMG arrays
1944       ALLOCATE ( rrtm_cicewp(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1945       ALLOCATE ( rrtm_cldfr(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1946       ALLOCATE ( rrtm_cliqwp(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1947       ALLOCATE ( rrtm_reice(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1948       ALLOCATE ( rrtm_reliq(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1949       ALLOCATE ( rrtm_lw_taucld(1:nbndlw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1950       ALLOCATE ( rrtm_lw_tauaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:nbndlw+1) )
1951       ALLOCATE ( rrtm_sw_taucld(1:nbndsw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1952       ALLOCATE ( rrtm_sw_ssacld(1:nbndsw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1953       ALLOCATE ( rrtm_sw_asmcld(1:nbndsw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1954       ALLOCATE ( rrtm_sw_fsfcld(1:nbndsw+1,0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1955       ALLOCATE ( rrtm_sw_tauaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:nbndsw+1) )
1956       ALLOCATE ( rrtm_sw_ssaaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:nbndsw+1) )
1957       ALLOCATE ( rrtm_sw_asmaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:nbndsw+1) ) 
1958       ALLOCATE ( rrtm_sw_ecaer(0:0,nzb+1:nzt_rad+1,1:naerec+1) )   
1959
1960!
1961!--    The ice phase is currently not considered in PALM
1962       rrtm_cicewp = 0.0_wp
1963       rrtm_reice  = 0.0_wp
1964
1965!
1966!--    Set other parameters (move to NAMELIST parameters in the future)
1967       rrtm_lw_tauaer = 0.0_wp
1968       rrtm_lw_taucld = 0.0_wp
1969       rrtm_sw_taucld = 0.0_wp
1970       rrtm_sw_ssacld = 0.0_wp
1971       rrtm_sw_asmcld = 0.0_wp
1972       rrtm_sw_fsfcld = 0.0_wp
1973       rrtm_sw_tauaer = 0.0_wp
1974       rrtm_sw_ssaaer = 0.0_wp
1975       rrtm_sw_asmaer = 0.0_wp
1976       rrtm_sw_ecaer  = 0.0_wp
1977
1978
1979       ALLOCATE ( rrtm_swdflx(0:0,nzb:nzt_rad+1)  )
1980       ALLOCATE ( rrtm_swuflx(0:0,nzb:nzt_rad+1)  )
1981       ALLOCATE ( rrtm_swhr(0:0,nzb+1:nzt_rad+1)  )
1982       ALLOCATE ( rrtm_swuflxc(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
1983       ALLOCATE ( rrtm_swdflxc(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
1984       ALLOCATE ( rrtm_swhrc(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1985
1986       rrtm_swdflx  = 0.0_wp
1987       rrtm_swuflx  = 0.0_wp
1988       rrtm_swhr    = 0.0_wp 
1989       rrtm_swuflxc = 0.0_wp
1990       rrtm_swdflxc = 0.0_wp
1991       rrtm_swhrc   = 0.0_wp
1992
1993       ALLOCATE ( rrtm_lwdflx(0:0,nzb:nzt_rad+1)  )
1994       ALLOCATE ( rrtm_lwuflx(0:0,nzb:nzt_rad+1)  )
1995       ALLOCATE ( rrtm_lwhr(0:0,nzb+1:nzt_rad+1)  )
1996       ALLOCATE ( rrtm_lwuflxc(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
1997       ALLOCATE ( rrtm_lwdflxc(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
1998       ALLOCATE ( rrtm_lwhrc(0:0,nzb+1:nzt_rad+1) )
1999
2000       rrtm_lwdflx  = 0.0_wp
2001       rrtm_lwuflx  = 0.0_wp
2002       rrtm_lwhr    = 0.0_wp 
2003       rrtm_lwuflxc = 0.0_wp
2004       rrtm_lwdflxc = 0.0_wp
2005       rrtm_lwhrc   = 0.0_wp
2006
2007       ALLOCATE ( rrtm_lwuflx_dt(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
2008       ALLOCATE ( rrtm_lwuflxc_dt(0:0,nzb:nzt_rad+1) )
2009
2010       rrtm_lwuflx_dt = 0.0_wp
2011       rrtm_lwuflxc_dt = 0.0_wp
2012
2013    END SUBROUTINE read_sounding_data
2014
2015
2016!------------------------------------------------------------------------------!
2017! Description:
2018! ------------
2019!> Read trace gas data from file
2020!------------------------------------------------------------------------------!
2021    SUBROUTINE read_trace_gas_data
2022
2023       USE rrsw_ncpar
2024
2025       IMPLICIT NONE
2026
2027       INTEGER(iwp), PARAMETER :: num_trace_gases = 9 !< number of trace gases (absorbers)
2028
2029       CHARACTER(LEN=5), DIMENSION(num_trace_gases), PARAMETER ::              & !< trace gas names
2030           trace_names = (/'O3   ', 'CO2  ', 'CH4  ', 'N2O  ', 'O2   ',        &
2031                           'CFC11', 'CFC12', 'CFC22', 'CCL4 '/)
2032
2033       INTEGER(iwp) :: id,     & !< NetCDF id
2034                       k,      & !< loop index
2035                       m,      & !< loop index
2036                       n,      & !< loop index
2037                       nabs,   & !< number of absorbers
2038                       np,     & !< number of pressure levels
2039                       id_abs, & !< NetCDF id of the respective absorber
2040                       id_dim, & !< NetCDF id of asborber's dimension
2041                       id_var    !< NetCDf id ot the absorber
2042
2043       REAL(wp) :: p_mls_l, p_mls_u, p_wgt_l, p_wgt_u, p_mls_m
2044
2045
2046       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  p_mls,         & !< pressure levels for the absorbers
2047                                                 rrtm_play_tmp, & !< temporary array for pressure zu-levels
2048                                                 rrtm_plev_tmp, & !< temporary array for pressure zw-levels
2049                                                 trace_path_tmp   !< temporary array for storing trace gas path data
2050
2051       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  trace_mls,      & !< array for storing the absorber amounts
2052                                                 trace_mls_path, & !< array for storing trace gas path data
2053                                                 trace_mls_tmp     !< temporary array for storing trace gas data
2054
2055
2056!
2057!--    In case of updates, deallocate arrays first (sufficient to check one
2058!--    array as the others are automatically allocated)
2059       IF ( ALLOCATED ( rrtm_o3vmr ) )  THEN
2060          DEALLOCATE ( rrtm_o3vmr  )
2061          DEALLOCATE ( rrtm_co2vmr )
2062          DEALLOCATE ( rrtm_ch4vmr )
2063          DEALLOCATE ( rrtm_n2ovmr )
2064          DEALLOCATE ( rrtm_o2vmr  )
2065          DEALLOCATE ( rrtm_cfc11vmr )
2066          DEALLOCATE ( rrtm_cfc12vmr )
2067          DEALLOCATE ( rrtm_cfc22vmr )
2068          DEALLOCATE ( rrtm_ccl4vmr  )
2069       ENDIF
2070
2071!
2072!--    Allocate trace gas profiles
2073       ALLOCATE ( rrtm_o3vmr(0:0,1:nzt_rad+1)  )
2074       ALLOCATE ( rrtm_co2vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2075       ALLOCATE ( rrtm_ch4vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2076       ALLOCATE ( rrtm_n2ovmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2077       ALLOCATE ( rrtm_o2vmr(0:0,1:nzt_rad+1)  )
2078       ALLOCATE ( rrtm_cfc11vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2079       ALLOCATE ( rrtm_cfc12vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2080       ALLOCATE ( rrtm_cfc22vmr(0:0,1:nzt_rad+1) )
2081       ALLOCATE ( rrtm_ccl4vmr(0:0,1:nzt_rad+1)  )
2082
2083!
2084!--    Open file for reading
2085       nc_stat = NF90_OPEN( rrtm_input_file, NF90_NOWRITE, id )
2086       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 549 )
2087!
2088!--    Inquire dimension ids and dimensions
2089       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, "Pressure", id_dim )
2090       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2091       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, len = np) 
2092       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2093
2094       nc_stat = NF90_INQ_DIMID( id, "Absorber", id_dim )
2095       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2096       nc_stat = NF90_INQUIRE_DIMENSION( id, id_dim, len = nabs ) 
2097       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2098   
2099
2100!
2101!--    Allocate pressure, and trace gas arrays     
2102       ALLOCATE( p_mls(1:np) )
2103       ALLOCATE( trace_mls(1:num_trace_gases,1:np) ) 
2104       ALLOCATE( trace_mls_tmp(1:nabs,1:np) ) 
2105
2106
2107       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, "Pressure", id_var )
2108       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2109       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, p_mls )
2110       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2111
2112       nc_stat = NF90_INQ_VARID( id, "AbsorberAmountMLS", id_var )
2113       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2114       nc_stat = NF90_GET_VAR( id, id_var, trace_mls_tmp )
2115       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 550 )
2116
2117
2118!
2119!--    Write absorber amounts (mls) to trace_mls
2120       DO n = 1, num_trace_gases
2121          CALL getAbsorberIndex( TRIM( trace_names(n) ), id_abs )
2122
2123          trace_mls(n,1:np) = trace_mls_tmp(id_abs,1:np)
2124
2125!
2126!--       Replace missing values by zero
2127          WHERE ( trace_mls(n,:) > 2.0_wp ) 
2128             trace_mls(n,:) = 0.0_wp
2129          END WHERE
2130       END DO
2131
2132       DEALLOCATE ( trace_mls_tmp )
2133
2134       nc_stat = NF90_CLOSE( id )
2135       CALL netcdf_handle_error_rad( 'read_trace_gas_data', 551 )
2136
2137!
2138!--    Add extra pressure level for calculations of the trace gas paths
2139       ALLOCATE ( rrtm_play_tmp(1:nzt_rad+1) )
2140       ALLOCATE ( rrtm_plev_tmp(1:nzt_rad+2) )
2141
2142       rrtm_play_tmp(1:nzt_rad)   = rrtm_play(0,1:nzt_rad) 
2143       rrtm_plev_tmp(1:nzt_rad+1) = rrtm_plev(0,1:nzt_rad+1)
2144       rrtm_play_tmp(nzt_rad+1)   = rrtm_plev(0,nzt_rad+1) * 0.5_wp
2145       rrtm_plev_tmp(nzt_rad+2)   = MIN( 1.0E-4_wp, 0.25_wp                    &
2146                                         * rrtm_plev(0,nzt_rad+1) )
2147 
2148!
2149!--    Calculate trace gas path (zero at surface) with interpolation to the
2150!--    sounding levels
2151       ALLOCATE ( trace_mls_path(1:nzt_rad+2,1:num_trace_gases) )
2152
2153       trace_mls_path(nzb+1,:) = 0.0_wp
2154       
2155       DO k = nzb+2, nzt_rad+2
2156          DO m = 1, num_trace_gases
2157             trace_mls_path(k,m) = trace_mls_path(k-1,m)
2158
2159!
2160!--          When the pressure level is higher than the trace gas pressure
2161!--          level, assume that
2162             IF ( rrtm_plev_tmp(k-1) > p_mls(1) )  THEN             
2163               
2164                trace_mls_path(k,m) = trace_mls_path(k,m) + trace_mls(m,1)     &
2165                                      * ( rrtm_plev_tmp(k-1)                   &
2166                                          - MAX( p_mls(1), rrtm_plev_tmp(k) )  &
2167                                        ) / g
2168             ENDIF
2169
2170!
2171!--          Integrate for each sounding level from the contributing p_mls
2172!--          levels
2173             DO n = 2, np
2174!
2175!--             Limit p_mls so that it is within the model level
2176                p_mls_u = MIN( rrtm_plev_tmp(k-1),                             &
2177                          MAX( rrtm_plev_tmp(k), p_mls(n) ) )
2178                p_mls_l = MIN( rrtm_plev_tmp(k-1),                             &
2179                          MAX( rrtm_plev_tmp(k), p_mls(n-1) ) )
2180
2181                IF ( p_mls_l > p_mls_u )  THEN
2182
2183!
2184!--                Calculate weights for interpolation
2185                   p_mls_m = 0.5_wp * (p_mls_l + p_mls_u)
2186                   p_wgt_u = (p_mls(n-1) - p_mls_m) / (p_mls(n-1) - p_mls(n))
2187                   p_wgt_l = (p_mls_m - p_mls(n))   / (p_mls(n-1) - p_mls(n))
2188
2189!
2190!--                Add level to trace gas path
2191                   trace_mls_path(k,m) = trace_mls_path(k,m)                   &
2192                                         +  ( p_wgt_u * trace_mls(m,n)         &
2193                                            + p_wgt_l * trace_mls(m,n-1) )     &
2194                                         * (p_mls_l - p_mls_u) / g
2195                ENDIF
2196             ENDDO
2197
2198             IF ( rrtm_plev_tmp(k) < p_mls(np) )  THEN
2199                trace_mls_path(k,m) = trace_mls_path(k,m) + trace_mls(m,np)    &
2200                                      * ( MIN( rrtm_plev_tmp(k-1), p_mls(np) ) &
2201                                          - rrtm_plev_tmp(k)                   &
2202                                        ) / g 
2203             ENDIF 
2204          ENDDO
2205       ENDDO
2206
2207
2208!
2209!--    Prepare trace gas path profiles
2210       ALLOCATE ( trace_path_tmp(1:nzt_rad+1) )
2211
2212       DO m = 1, num_trace_gases
2213
2214          trace_path_tmp(1:nzt_rad+1) = ( trace_mls_path(2:nzt_rad+2,m)        &
2215                                       - trace_mls_path(1:nzt_rad+1,m) ) * g   &
2216                                       / ( rrtm_plev_tmp(1:nzt_rad+1)          &
2217                                       - rrtm_plev_tmp(2:nzt_rad+2) )
2218
2219!
2220!--       Save trace gas paths to the respective arrays
2221          SELECT CASE ( TRIM( trace_names(m) ) )
2222
2223             CASE ( 'O3' )
2224
2225                rrtm_o3vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2226
2227             CASE ( 'CO2' )
2228
2229                rrtm_co2vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2230
2231             CASE ( 'CH4' )
2232
2233                rrtm_ch4vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2234
2235             CASE ( 'N2O' )
2236
2237                rrtm_n2ovmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2238
2239             CASE ( 'O2' )
2240
2241                rrtm_o2vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2242
2243             CASE ( 'CFC11' )
2244
2245                rrtm_cfc11vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2246
2247             CASE ( 'CFC12' )
2248
2249                rrtm_cfc12vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2250
2251             CASE ( 'CFC22' )
2252
2253                rrtm_cfc22vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2254
2255             CASE ( 'CCL4' )
2256
2257                rrtm_ccl4vmr(0,:) = trace_path_tmp(:)
2258
2259             CASE DEFAULT
2260
2261          END SELECT
2262
2263       ENDDO
2264
2265       DEALLOCATE ( trace_path_tmp )
2266       DEALLOCATE ( trace_mls_path )
2267       DEALLOCATE ( rrtm_play_tmp )
2268       DEALLOCATE ( rrtm_plev_tmp )
2269       DEALLOCATE ( trace_mls )
2270       DEALLOCATE ( p_mls )
2271
2272    END SUBROUTINE read_trace_gas_data
2273
2274
2275    SUBROUTINE netcdf_handle_error_rad( routine_name, errno )
2276
2277       USE control_parameters,                                                 &
2278           ONLY:  message_string
2279
2280       USE NETCDF
2281
2282       USE pegrid
2283
2284       IMPLICIT NONE
2285
2286       CHARACTER(LEN=6) ::  message_identifier
2287       CHARACTER(LEN=*) ::  routine_name
2288
2289       INTEGER(iwp) ::  errno
2290
2291       IF ( nc_stat /= NF90_NOERR )  THEN
2292
2293          WRITE( message_identifier, '(''NC'',I4.4)' )  errno
2294          message_string = TRIM( NF90_STRERROR( nc_stat ) )
2295
2296          CALL message( routine_name, message_identifier, 2, 2, 0, 6, 1 )
2297
2298       ENDIF
2299
2300    END SUBROUTINE netcdf_handle_error_rad
2301#endif
2302
2303
2304!------------------------------------------------------------------------------!
2305! Description:
2306! ------------
2307!> Calculate temperature tendency due to radiative cooling/heating.
2308!> Cache-optimized version.
2309!------------------------------------------------------------------------------!
2310 SUBROUTINE radiation_tendency_ij ( i, j, tend )
2311
2312    USE cloud_parameters,                                                      &
2313        ONLY:  pt_d_t
2314
2315    IMPLICIT NONE
2316
2317    INTEGER(iwp) :: i, j, k !< loop indices
2318
2319    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) :: tend !< pt tendency term
2320
2321    IF ( radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
2322#if defined  ( __rrtmg )
2323!
2324!--    Calculate tendency based on heating rate
2325       DO k = nzb+1, nzt+1
2326          tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + (rad_lw_hr(k,j,i) + rad_sw_hr(k,j,i))    &
2327                                         * pt_d_t(k) * d_seconds_hour
2328       ENDDO
2329#endif
2330    ENDIF
2331
2332    END SUBROUTINE radiation_tendency_ij
2333
2334
2335!------------------------------------------------------------------------------!
2336! Description:
2337! ------------
2338!> Calculate temperature tendency due to radiative cooling/heating.
2339!> Vector-optimized version
2340!------------------------------------------------------------------------------!
2341 SUBROUTINE radiation_tendency ( tend )
2342
2343    USE cloud_parameters,                                                      &
2344        ONLY:  pt_d_t
2345
2346    USE indices,                                                               &
2347        ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
2348
2349    IMPLICIT NONE
2350
2351    INTEGER(iwp) :: i, j, k !< loop indices
2352
2353    REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) :: tend !< pt tendency term
2354
2355    IF ( radiation_scheme == 'rrtmg' )  THEN
2356#if defined  ( __rrtmg )
2357!
2358!--    Calculate tendency based on heating rate
2359       DO  i = nxl, nxr
2360          DO  j = nys, nyn
2361             DO k = nzb+1, nzt+1
2362                tend(k,j,i) = tend(k,j,i) + ( rad_lw_hr(k,j,i)                 &
2363                                          +  rad_sw_hr(k,j,i) ) * pt_d_t(k)    &
2364                                          * d_seconds_hour
2365             ENDDO
2366          ENDDO
2367       ENDDO
2368#endif
2369    ENDIF
2370
2371
2372 END SUBROUTINE radiation_tendency
2373
2374!------------------------------------------------------------------------------!
2375!
2376! Description:
2377! ------------
2378!> Subroutine for averaging 3D data
2379!------------------------------------------------------------------------------!
2380SUBROUTINE radiation_3d_data_averaging( mode, variable )
2381 
2382
2383    USE control_parameters
2384
2385    USE indices
2386
2387    USE kinds
2388
2389    IMPLICIT NONE
2390
2391    CHARACTER (LEN=*) ::  mode    !<
2392    CHARACTER (LEN=*) :: variable !<
2393
2394    INTEGER(iwp) ::  i !<
2395    INTEGER(iwp) ::  j !<
2396    INTEGER(iwp) ::  k !<
2397
2398    IF ( mode == 'allocate' )  THEN
2399
2400       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2401
2402             CASE ( 'rad_net*' )
2403                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_net_av ) )  THEN
2404                   ALLOCATE( rad_net_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2405                ENDIF
2406                rad_net_av = 0.0_wp
2407
2408             CASE ( 'rad_lw_in' )
2409                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_in_av ) )  THEN
2410                   ALLOCATE( rad_lw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2411                ENDIF
2412                rad_lw_in_av = 0.0_wp
2413
2414             CASE ( 'rad_lw_out' )
2415                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_out_av ) )  THEN
2416                   ALLOCATE( rad_lw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2417                ENDIF
2418                rad_lw_out_av = 0.0_wp
2419
2420             CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
2421                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_cs_hr_av ) )  THEN
2422                   ALLOCATE( rad_lw_cs_hr_av(nzb+1:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2423                ENDIF
2424                rad_lw_cs_hr_av = 0.0_wp
2425
2426             CASE ( 'rad_lw_hr' )
2427                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_hr_av ) )  THEN
2428                   ALLOCATE( rad_lw_hr_av(nzb+1:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2429                ENDIF
2430                rad_lw_hr_av = 0.0_wp
2431
2432             CASE ( 'rad_sw_in' )
2433                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_in_av ) )  THEN
2434                   ALLOCATE( rad_sw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2435                ENDIF
2436                rad_sw_in_av = 0.0_wp
2437
2438             CASE ( 'rad_sw_out' )
2439                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_out_av ) )  THEN
2440                   ALLOCATE( rad_sw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2441                ENDIF
2442                rad_sw_out_av = 0.0_wp
2443
2444             CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
2445                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_cs_hr_av ) )  THEN
2446                   ALLOCATE( rad_sw_cs_hr_av(nzb+1:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2447                ENDIF
2448                rad_sw_cs_hr_av = 0.0_wp
2449
2450             CASE ( 'rad_sw_hr' )
2451                IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_hr_av ) )  THEN
2452                   ALLOCATE( rad_sw_hr_av(nzb+1:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
2453                ENDIF
2454                rad_sw_hr_av = 0.0_wp
2455
2456          CASE DEFAULT
2457             CONTINUE
2458
2459       END SELECT
2460
2461    ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
2462
2463       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2464
2465          CASE ( 'rad_net*' )
2466             DO  i = nxlg, nxrg
2467                DO  j = nysg, nyng
2468                   rad_net_av(j,i) = rad_net_av(j,i) + rad_net(j,i)
2469                ENDDO
2470             ENDDO
2471
2472          CASE ( 'rad_lw_in' )
2473             DO  i = nxlg, nxrg
2474                DO  j = nysg, nyng
2475                   DO  k = nzb, nzt+1
2476                      rad_lw_in_av(k,j,i) = rad_lw_in_av(k,j,i) + rad_lw_in(k,j,i)
2477                   ENDDO
2478                ENDDO
2479             ENDDO
2480
2481          CASE ( 'rad_lw_out' )
2482             DO  i = nxlg, nxrg
2483                DO  j = nysg, nyng
2484                   DO  k = nzb, nzt+1
2485                      rad_lw_out_av(k,j,i) = rad_lw_out_av(k,j,i) + rad_lw_out(k,j,i)
2486                   ENDDO
2487                ENDDO
2488             ENDDO
2489
2490          CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
2491             DO  i = nxlg, nxrg
2492                DO  j = nysg, nyng
2493                   DO  k = nzb, nzt+1
2494                      rad_lw_cs_hr_av(k,j,i) = rad_lw_cs_hr_av(k,j,i) + rad_lw_cs_hr(k,j,i)
2495                   ENDDO
2496                ENDDO
2497             ENDDO
2498
2499          CASE ( 'rad_lw_hr' )
2500             DO  i = nxlg, nxrg
2501                DO  j = nysg, nyng
2502                   DO  k = nzb, nzt+1
2503                      rad_lw_hr_av(k,j,i) = rad_lw_hr_av(k,j,i) + rad_lw_hr(k,j,i)
2504                   ENDDO
2505                ENDDO
2506             ENDDO
2507
2508          CASE ( 'rad_sw_in' )
2509             DO  i = nxlg, nxrg
2510                DO  j = nysg, nyng
2511                   DO  k = nzb, nzt+1
2512                      rad_sw_in_av(k,j,i) = rad_sw_in_av(k,j,i) + rad_sw_in(k,j,i)
2513                   ENDDO
2514                ENDDO
2515             ENDDO
2516
2517          CASE ( 'rad_sw_out' )
2518             DO  i = nxlg, nxrg
2519                DO  j = nysg, nyng
2520                   DO  k = nzb, nzt+1
2521                      rad_sw_out_av(k,j,i) = rad_sw_out_av(k,j,i) + rad_sw_out(k,j,i)
2522                   ENDDO
2523                ENDDO
2524             ENDDO
2525
2526          CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
2527             DO  i = nxlg, nxrg
2528                DO  j = nysg, nyng
2529                   DO  k = nzb, nzt+1
2530                      rad_sw_cs_hr_av(k,j,i) = rad_sw_cs_hr_av(k,j,i) + rad_sw_cs_hr(k,j,i)
2531                   ENDDO
2532                ENDDO
2533             ENDDO
2534
2535          CASE ( 'rad_sw_hr' )
2536             DO  i = nxlg, nxrg
2537                DO  j = nysg, nyng
2538                   DO  k = nzb, nzt+1
2539                      rad_sw_hr_av(k,j,i) = rad_sw_hr_av(k,j,i) + rad_sw_hr(k,j,i)
2540                   ENDDO
2541                ENDDO
2542             ENDDO
2543
2544          CASE DEFAULT
2545             CONTINUE
2546
2547       END SELECT
2548
2549    ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
2550
2551       SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2552
2553         CASE ( 'rad_net*' )
2554             DO  i = nxlg, nxrg
2555                DO  j = nysg, nyng
2556                   rad_net_av(j,i) = rad_net_av(j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2557                ENDDO
2558             ENDDO
2559
2560          CASE ( 'rad_lw_in' )
2561             DO  i = nxlg, nxrg
2562                DO  j = nysg, nyng
2563                   DO  k = nzb, nzt+1
2564                      rad_lw_in_av(k,j,i) = rad_lw_in_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2565                   ENDDO
2566                ENDDO
2567             ENDDO
2568
2569          CASE ( 'rad_lw_out' )
2570             DO  i = nxlg, nxrg
2571                DO  j = nysg, nyng
2572                   DO  k = nzb, nzt+1
2573                      rad_lw_out_av(k,j,i) = rad_lw_out_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2574                   ENDDO
2575                ENDDO
2576             ENDDO
2577
2578          CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
2579             DO  i = nxlg, nxrg
2580                DO  j = nysg, nyng
2581                   DO  k = nzb, nzt+1
2582                      rad_lw_cs_hr_av(k,j,i) = rad_lw_cs_hr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2583                   ENDDO
2584                ENDDO
2585             ENDDO
2586
2587          CASE ( 'rad_lw_hr' )
2588             DO  i = nxlg, nxrg
2589                DO  j = nysg, nyng
2590                   DO  k = nzb, nzt+1
2591                      rad_lw_hr_av(k,j,i) = rad_lw_hr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2592                   ENDDO
2593                ENDDO
2594             ENDDO
2595
2596          CASE ( 'rad_sw_in' )
2597             DO  i = nxlg, nxrg
2598                DO  j = nysg, nyng
2599                   DO  k = nzb, nzt+1
2600                      rad_sw_in_av(k,j,i) = rad_sw_in_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2601                   ENDDO
2602                ENDDO
2603             ENDDO
2604
2605          CASE ( 'rad_sw_out' )
2606             DO  i = nxlg, nxrg
2607                DO  j = nysg, nyng
2608                   DO  k = nzb, nzt+1
2609                      rad_sw_out_av(k,j,i) = rad_sw_out_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2610                   ENDDO
2611                ENDDO
2612             ENDDO
2613
2614          CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
2615             DO  i = nxlg, nxrg
2616                DO  j = nysg, nyng
2617                   DO  k = nzb, nzt+1
2618                      rad_sw_cs_hr_av(k,j,i) = rad_sw_cs_hr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2619                   ENDDO
2620                ENDDO
2621             ENDDO
2622
2623          CASE ( 'rad_sw_hr' )
2624             DO  i = nxlg, nxrg
2625                DO  j = nysg, nyng
2626                   DO  k = nzb, nzt+1
2627                      rad_sw_hr_av(k,j,i) = rad_sw_hr_av(k,j,i) / REAL( average_count_3d, KIND=wp )
2628                   ENDDO
2629                ENDDO
2630             ENDDO
2631
2632       END SELECT
2633
2634    ENDIF
2635
2636END SUBROUTINE radiation_3d_data_averaging
2637
2638
2639!------------------------------------------------------------------------------!
2640!
2641! Description:
2642! ------------
2643!> Subroutine defining appropriate grid for netcdf variables.
2644!> It is called out from subroutine netcdf.
2645!------------------------------------------------------------------------------!
2646SUBROUTINE radiation_define_netcdf_grid( var, found, grid_x, grid_y, grid_z )
2647   
2648    IMPLICIT NONE
2649
2650    CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)  ::  var         !<
2651    LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
2652    CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
2653    CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
2654    CHARACTER (LEN=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
2655
2656    found  = .TRUE.
2657
2658
2659!
2660!-- Check for the grid
2661    SELECT CASE ( TRIM( var ) )
2662
2663       CASE ( 'rad_lw_cs_hr', 'rad_lw_hr', 'rad_sw_cs_hr', 'rad_sw_hr',        &
2664              'rad_lw_cs_hr_xy', 'rad_lw_hr_xy', 'rad_sw_cs_hr_xy',            &
2665              'rad_sw_hr_xy', 'rad_lw_cs_hr_xz', 'rad_lw_hr_xz',               &
2666              'rad_sw_cs_hr_xz', 'rad_sw_hr_xz', 'rad_lw_cs_hr_yz',            &
2667              'rad_lw_hr_yz', 'rad_sw_cs_hr_yz', 'rad_sw_hr_yz' )
2668          grid_x = 'x'
2669          grid_y = 'y'
2670          grid_z = 'zu'
2671
2672       CASE ( 'rad_lw_in', 'rad_lw_out', 'rad_sw_in', 'rad_sw_out',            &
2673              'rad_lw_in_xy', 'rad_lw_out_xy', 'rad_sw_in_xy','rad_sw_out_xy', &
2674              'rad_lw_in_xz', 'rad_lw_out_xz', 'rad_sw_in_xz','rad_sw_out_xz', &
2675              'rad_lw_in_yz', 'rad_lw_out_yz', 'rad_sw_in_yz','rad_sw_out_yz' )
2676          grid_x = 'x'
2677          grid_y = 'y'
2678          grid_z = 'zw'
2679
2680
2681       CASE DEFAULT
2682          found  = .FALSE.
2683          grid_x = 'none'
2684          grid_y = 'none'
2685          grid_z = 'none'
2686
2687        END SELECT
2688
2689    END SUBROUTINE radiation_define_netcdf_grid
2690
2691!------------------------------------------------------------------------------!
2692!
2693! Description:
2694! ------------
2695!> Subroutine defining 3D output variables
2696!------------------------------------------------------------------------------!
2697 SUBROUTINE radiation_data_output_2d( av, variable, found, grid, mode,         &
2698                                      local_pf, two_d )
2699 
2700    USE indices
2701
2702    USE kinds
2703
2704
2705    IMPLICIT NONE
2706
2707    CHARACTER (LEN=*) ::  grid     !<
2708    CHARACTER (LEN=*) ::  mode     !<
2709    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
2710
2711    INTEGER(iwp) ::  av !<
2712    INTEGER(iwp) ::  i  !<
2713    INTEGER(iwp) ::  j  !<
2714    INTEGER(iwp) ::  k  !<
2715
2716    LOGICAL      ::  found !<
2717    LOGICAL      ::  two_d !< flag parameter that indicates 2D variables (horizontal cross sections)
2718
2719    REAL(wp), DIMENSION(nxlg:nxrg,nysg:nyng,nzb:nzt+1) ::  local_pf !<
2720
2721    found = .TRUE.
2722
2723    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2724
2725       CASE ( 'rad_net*_xy' )        ! 2d-array
2726          IF ( av == 0 ) THEN
2727             DO  i = nxlg, nxrg
2728                DO  j = nysg, nyng
2729                   local_pf(i,j,nzb+1) = rad_net(j,i)
2730                ENDDO
2731             ENDDO
2732          ELSE
2733             DO  i = nxlg, nxrg
2734                DO  j = nysg, nyng 
2735                   local_pf(i,j,nzb+1) = rad_net_av(j,i)
2736                ENDDO
2737             ENDDO
2738          ENDIF
2739          two_d = .TRUE.
2740          grid = 'zu1'
2741
2742 
2743       CASE ( 'rad_lw_in_xy', 'rad_lw_in_xz', 'rad_lw_in_yz' )
2744          IF ( av == 0 ) THEN
2745             DO  i = nxlg, nxrg
2746                DO  j = nysg, nyng
2747                   DO  k = nzb, nzt+1
2748                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_in(k,j,i)
2749                   ENDDO
2750                ENDDO
2751             ENDDO
2752          ELSE
2753             DO  i = nxlg, nxrg
2754                DO  j = nysg, nyng 
2755                   DO  k = nzb, nzt+1
2756                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_in_av(k,j,i)
2757                   ENDDO
2758                ENDDO
2759             ENDDO
2760          ENDIF
2761          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zu'
2762
2763       CASE ( 'rad_lw_out_xy', 'rad_lw_out_xz', 'rad_lw_out_yz' )
2764          IF ( av == 0 ) THEN
2765             DO  i = nxlg, nxrg
2766                DO  j = nysg, nyng
2767                   DO  k = nzb, nzt+1
2768                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_out(k,j,i)
2769                   ENDDO
2770                ENDDO
2771             ENDDO
2772          ELSE
2773             DO  i = nxlg, nxrg
2774                DO  j = nysg, nyng 
2775                   DO  k = nzb, nzt+1
2776                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_out_av(k,j,i)
2777                   ENDDO
2778                ENDDO
2779             ENDDO
2780          ENDIF   
2781          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zu'
2782
2783       CASE ( 'rad_lw_cs_hr_xy', 'rad_lw_cs_hr_xz', 'rad_lw_cs_hr_yz' )
2784          IF ( av == 0 ) THEN
2785             DO  i = nxlg, nxrg
2786                DO  j = nysg, nyng
2787                   DO  k = nzb, nzt+1
2788                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr(k,j,i)
2789                   ENDDO
2790                ENDDO
2791             ENDDO
2792          ELSE
2793             DO  i = nxlg, nxrg
2794                DO  j = nysg, nyng 
2795                   DO  k = nzb, nzt+1
2796                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr_av(k,j,i)
2797                   ENDDO
2798                ENDDO
2799             ENDDO
2800          ENDIF
2801          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zw'
2802
2803       CASE ( 'rad_lw_hr_xy', 'rad_lw_hr_xz', 'rad_lw_hr_yz' )
2804          IF ( av == 0 ) THEN
2805             DO  i = nxlg, nxrg
2806                DO  j = nysg, nyng
2807                   DO  k = nzb, nzt+1
2808                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr(k,j,i)
2809                   ENDDO
2810                ENDDO
2811             ENDDO
2812          ELSE
2813             DO  i = nxlg, nxrg
2814                DO  j = nysg, nyng 
2815                   DO  k = nzb, nzt+1
2816                      local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr_av(k,j,i)
2817                   ENDDO
2818                ENDDO
2819             ENDDO
2820          ENDIF
2821          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zw'
2822
2823       CASE ( 'rad_sw_in_xy', 'rad_sw_in_xz', 'rad_sw_in_yz' )
2824          IF ( av == 0 ) THEN
2825             DO  i = nxlg, nxrg
2826                DO  j = nysg, nyng
2827                   DO  k = nzb, nzt+1
2828                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_in(k,j,i)
2829                   ENDDO
2830                ENDDO
2831             ENDDO
2832          ELSE
2833             DO  i = nxlg, nxrg
2834                DO  j = nysg, nyng 
2835                   DO  k = nzb, nzt+1
2836                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_in_av(k,j,i)
2837                   ENDDO
2838                ENDDO
2839             ENDDO
2840          ENDIF
2841          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zu'
2842
2843       CASE ( 'rad_sw_out_xy', 'rad_sw_out_xz', 'rad_sw_out_yz' )
2844          IF ( av == 0 ) THEN
2845             DO  i = nxlg, nxrg
2846                DO  j = nysg, nyng
2847                   DO  k = nzb, nzt+1
2848                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_out(k,j,i)
2849                   ENDDO
2850                ENDDO
2851             ENDDO
2852          ELSE
2853             DO  i = nxlg, nxrg
2854                DO  j = nysg, nyng 
2855                   DO  k = nzb, nzt+1
2856                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_out_av(k,j,i)
2857                   ENDDO
2858                ENDDO
2859             ENDDO
2860          ENDIF
2861          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zu'
2862
2863       CASE ( 'rad_sw_cs_hr_xy', 'rad_sw_cs_hr_xz', 'rad_sw_cs_hr_yz' )
2864          IF ( av == 0 ) THEN
2865             DO  i = nxlg, nxrg
2866                DO  j = nysg, nyng
2867                   DO  k = nzb, nzt+1
2868                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr(k,j,i)
2869                   ENDDO
2870                ENDDO
2871             ENDDO
2872          ELSE
2873             DO  i = nxlg, nxrg
2874                DO  j = nysg, nyng 
2875                   DO  k = nzb, nzt+1
2876                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr_av(k,j,i)
2877                   ENDDO
2878                ENDDO
2879             ENDDO
2880          ENDIF
2881          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zw'
2882
2883       CASE ( 'rad_sw_hr_xy', 'rad_sw_hr_xz', 'rad_sw_hr_yz' )
2884          IF ( av == 0 ) THEN
2885             DO  i = nxlg, nxrg
2886                DO  j = nysg, nyng
2887                   DO  k = nzb, nzt+1
2888                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr(k,j,i)
2889                   ENDDO
2890                ENDDO
2891             ENDDO
2892          ELSE
2893             DO  i = nxlg, nxrg
2894                DO  j = nysg, nyng 
2895                   DO  k = nzb, nzt+1
2896                      local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr_av(k,j,i)
2897                   ENDDO
2898                ENDDO
2899             ENDDO
2900          ENDIF
2901          IF ( mode == 'xy' )  grid = 'zw'
2902
2903       CASE DEFAULT
2904          found = .FALSE.
2905          grid  = 'none'
2906
2907    END SELECT
2908 
2909 END SUBROUTINE radiation_data_output_2d
2910
2911
2912!------------------------------------------------------------------------------!
2913!
2914! Description:
2915! ------------
2916!> Subroutine defining 3D output variables
2917!------------------------------------------------------------------------------!
2918 SUBROUTINE radiation_data_output_3d( av, variable, found, local_pf )
2919 
2920
2921    USE indices
2922
2923    USE kinds
2924
2925
2926    IMPLICIT NONE
2927
2928    CHARACTER (LEN=*) ::  variable !<
2929
2930    INTEGER(iwp) ::  av    !<
2931    INTEGER(iwp) ::  i     !<
2932    INTEGER(iwp) ::  j     !<
2933    INTEGER(iwp) ::  k     !<
2934
2935    LOGICAL      ::  found !<
2936
2937    REAL(sp), DIMENSION(nxlg:nxrg,nysg:nyng,nzb:nzt+1) ::  local_pf !<
2938
2939
2940    found = .TRUE.
2941
2942
2943    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
2944
2945      CASE ( 'rad_sw_in' )
2946         IF ( av == 0 )  THEN
2947            DO  i = nxlg, nxrg
2948               DO  j = nysg, nyng
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 = nxlg, nxrg
2956               DO  j = nysg, nyng
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
2964      CASE ( 'rad_sw_out' )
2965         IF ( av == 0 )  THEN
2966            DO  i = nxlg, nxrg
2967               DO  j = nysg, nyng
2968                  DO  k = nzb, nzt+1
2969                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_out(k,j,i)
2970                  ENDDO
2971               ENDDO
2972            ENDDO
2973         ELSE
2974            DO  i = nxlg, nxrg
2975               DO  j = nysg, nyng
2976                  DO  k = nzb, nzt+1
2977                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_out_av(k,j,i)
2978                  ENDDO
2979               ENDDO
2980            ENDDO
2981         ENDIF
2982
2983      CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
2984         IF ( av == 0 )  THEN
2985            DO  i = nxlg, nxrg
2986               DO  j = nysg, nyng
2987                  DO  k = nzb, nzt+1
2988                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr(k,j,i)
2989                  ENDDO
2990               ENDDO
2991            ENDDO
2992         ELSE
2993            DO  i = nxlg, nxrg
2994               DO  j = nysg, nyng
2995                  DO  k = nzb, nzt+1
2996                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr_av(k,j,i)
2997                  ENDDO
2998               ENDDO
2999            ENDDO
3000         ENDIF
3001
3002      CASE ( 'rad_sw_hr' )
3003         IF ( av == 0 )  THEN
3004            DO  i = nxlg, nxrg
3005               DO  j = nysg, nyng
3006                  DO  k = nzb, nzt+1
3007                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr(k,j,i)
3008                  ENDDO
3009               ENDDO
3010            ENDDO
3011         ELSE
3012            DO  i = nxlg, nxrg
3013               DO  j = nysg, nyng
3014                  DO  k = nzb, nzt+1
3015                     local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr_av(k,j,i)
3016                  ENDDO
3017               ENDDO
3018            ENDDO
3019         ENDIF
3020
3021      CASE ( 'rad_lw_in' )
3022         IF ( av == 0 )  THEN
3023            DO  i = nxlg, nxrg
3024               DO  j = nysg, nyng
3025                  DO  k = nzb, nzt+1
3026                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_in(k,j,i)
3027                  ENDDO
3028               ENDDO
3029            ENDDO
3030         ELSE
3031            DO  i = nxlg, nxrg
3032               DO  j = nysg, nyng
3033                  DO  k = nzb, nzt+1
3034                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_in_av(k,j,i)
3035                  ENDDO
3036               ENDDO
3037            ENDDO
3038         ENDIF
3039
3040      CASE ( 'rad_lw_out' )
3041         IF ( av == 0 )  THEN
3042            DO  i = nxlg, nxrg
3043               DO  j = nysg, nyng
3044                  DO  k = nzb, nzt+1
3045                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_out(k,j,i)
3046                  ENDDO
3047               ENDDO
3048            ENDDO
3049         ELSE
3050            DO  i = nxlg, nxrg
3051               DO  j = nysg, nyng
3052                  DO  k = nzb, nzt+1
3053                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_out_av(k,j,i)
3054                  ENDDO
3055               ENDDO
3056            ENDDO
3057         ENDIF
3058
3059      CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
3060         IF ( av == 0 )  THEN
3061            DO  i = nxlg, nxrg
3062               DO  j = nysg, nyng
3063                  DO  k = nzb, nzt+1
3064                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr(k,j,i)
3065                  ENDDO
3066               ENDDO
3067            ENDDO
3068         ELSE
3069            DO  i = nxlg, nxrg
3070               DO  j = nysg, nyng
3071                  DO  k = nzb, nzt+1
3072                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr_av(k,j,i)
3073                  ENDDO
3074               ENDDO
3075            ENDDO
3076         ENDIF
3077
3078      CASE ( 'rad_lw_hr' )
3079         IF ( av == 0 )  THEN
3080            DO  i = nxlg, nxrg
3081               DO  j = nysg, nyng
3082                  DO  k = nzb, nzt+1
3083                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr(k,j,i)
3084                  ENDDO
3085               ENDDO
3086            ENDDO
3087         ELSE
3088            DO  i = nxlg, nxrg
3089               DO  j = nysg, nyng
3090                  DO  k = nzb, nzt+1
3091                     local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr_av(k,j,i)
3092                  ENDDO
3093               ENDDO
3094            ENDDO
3095         ENDIF
3096
3097       CASE DEFAULT
3098          found = .FALSE.
3099
3100    END SELECT
3101
3102
3103 END SUBROUTINE radiation_data_output_3d
3104
3105!------------------------------------------------------------------------------!
3106!
3107! Description:
3108! ------------
3109!> Subroutine defining masked data output
3110!------------------------------------------------------------------------------!
3111 SUBROUTINE radiation_data_output_mask( av, variable, found, local_pf )
3112 
3113    USE control_parameters
3114       
3115    USE indices
3116   
3117    USE kinds
3118   
3119
3120    IMPLICIT NONE
3121
3122    CHARACTER (LEN=*) ::  variable   !<
3123
3124    INTEGER(iwp) ::  av   !<
3125    INTEGER(iwp) ::  i    !<
3126    INTEGER(iwp) ::  j    !<
3127    INTEGER(iwp) ::  k    !<
3128
3129    LOGICAL ::  found     !<
3130
3131    REAL(wp),                                                                  &
3132       DIMENSION(mask_size_l(mid,1),mask_size_l(mid,2),mask_size_l(mid,3)) ::  &
3133          local_pf   !<
3134
3135
3136    found = .TRUE.
3137
3138    SELECT CASE ( TRIM( variable ) )
3139
3140
3141       CASE ( 'rad_lw_in' )
3142          IF ( av == 0 )  THEN
3143             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3144                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3145                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3146                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_in(mask_k(mid,k),              &
3147                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3148                    ENDDO
3149                 ENDDO
3150              ENDDO
3151          ELSE
3152             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3153                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3154                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3155                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_in_av(mask_k(mid,k),           &
3156                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3157                   ENDDO
3158                ENDDO
3159             ENDDO
3160          ENDIF
3161
3162       CASE ( 'rad_lw_out' )
3163          IF ( av == 0 )  THEN
3164             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3165                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3166                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3167                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_out(mask_k(mid,k),             &
3168                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3169                    ENDDO
3170                 ENDDO
3171              ENDDO
3172          ELSE
3173             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3174                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3175                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3176                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_out_av(mask_k(mid,k),          &
3177                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3178                   ENDDO
3179                ENDDO
3180             ENDDO
3181          ENDIF
3182
3183       CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
3184          IF ( av == 0 )  THEN
3185             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3186                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3187                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3188                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr(mask_k(mid,k),           &
3189                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3190                    ENDDO
3191                 ENDDO
3192              ENDDO
3193          ELSE
3194             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3195                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3196                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3197                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_cs_hr_av(mask_k(mid,k),        &
3198                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3199                   ENDDO
3200                ENDDO
3201             ENDDO
3202          ENDIF
3203
3204       CASE ( 'rad_lw_hr' )
3205          IF ( av == 0 )  THEN
3206             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3207                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3208                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3209                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr(mask_k(mid,k),              &
3210                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3211                    ENDDO
3212                 ENDDO
3213              ENDDO
3214          ELSE
3215             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3216                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3217                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3218                       local_pf(i,j,k) = rad_lw_hr_av(mask_k(mid,k),           &
3219                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3220                   ENDDO
3221                ENDDO
3222             ENDDO
3223          ENDIF
3224
3225       CASE ( 'rad_sw_in' )
3226          IF ( av == 0 )  THEN
3227             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3228                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3229                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3230                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_in(mask_k(mid,k),              &
3231                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3232                    ENDDO
3233                 ENDDO
3234              ENDDO
3235          ELSE
3236             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3237                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3238                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3239                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_in_av(mask_k(mid,k),           &
3240                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3241                   ENDDO
3242                ENDDO
3243             ENDDO
3244          ENDIF
3245
3246       CASE ( 'rad_sw_out' )
3247          IF ( av == 0 )  THEN
3248             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3249                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3250                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3251                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_out(mask_k(mid,k),             &
3252                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3253                    ENDDO
3254                 ENDDO
3255              ENDDO
3256          ELSE
3257             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3258                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3259                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3260                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_out_av(mask_k(mid,k),          &
3261                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3262                   ENDDO
3263                ENDDO
3264             ENDDO
3265          ENDIF
3266
3267       CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
3268          IF ( av == 0 )  THEN
3269             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3270                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3271                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3272                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr(mask_k(mid,k),           &
3273                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3274                    ENDDO
3275                 ENDDO
3276              ENDDO
3277          ELSE
3278             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3279                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3280                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3281                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_cs_hr_av(mask_k(mid,k),        &
3282                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3283                   ENDDO
3284                ENDDO
3285             ENDDO
3286          ENDIF
3287
3288       CASE ( 'rad_sw_hr' )
3289          IF ( av == 0 )  THEN
3290             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3291                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3292                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3293                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr(mask_k(mid,k),              &
3294                                            mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3295                    ENDDO
3296                 ENDDO
3297              ENDDO
3298          ELSE
3299             DO  i = 1, mask_size_l(mid,1)
3300                DO  j = 1, mask_size_l(mid,2)
3301                   DO  k = 1, mask_size_l(mid,3)
3302                       local_pf(i,j,k) = rad_sw_hr_av(mask_k(mid,k),           &
3303                                               mask_j(mid,j),mask_i(mid,i))
3304                   ENDDO
3305                ENDDO
3306             ENDDO
3307          ENDIF
3308
3309       CASE DEFAULT
3310          found = .FALSE.
3311
3312    END SELECT
3313
3314
3315 END SUBROUTINE radiation_data_output_mask
3316
3317
3318!------------------------------------------------------------------------------!
3319!
3320! Description:
3321! ------------
3322!> Subroutine defines masked output variables
3323!------------------------------------------------------------------------------!
3324 SUBROUTINE radiation_last_actions
3325 
3326
3327    USE control_parameters
3328       
3329    USE kinds
3330
3331    IMPLICIT NONE
3332
3333    IF ( write_binary(1:4) == 'true' )  THEN
3334       IF ( ALLOCATED( rad_net ) )  THEN
3335          WRITE ( 14 )  'rad_net             ';  WRITE ( 14 )  rad_net 
3336       ENDIF
3337       IF ( ALLOCATED( rad_net_av ) )  THEN
3338          WRITE ( 14 )  'rad_net_av          ';  WRITE ( 14 )  rad_net_av 
3339       ENDIF 
3340       IF ( ALLOCATED( rad_lw_in ) )  THEN
3341          WRITE ( 14 )  'rad_lw_in           ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_in 
3342       ENDIF
3343       IF ( ALLOCATED( rad_lw_in_av ) )  THEN
3344          WRITE ( 14 )  'rad_lw_in_av        ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_in_av 
3345       ENDIF
3346       IF ( ALLOCATED( rad_lw_out ) )  THEN
3347          WRITE ( 14 )  'rad_lw_out          ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_out 
3348       ENDIF
3349       IF ( ALLOCATED( rad_lw_out_av ) )  THEN
3350          WRITE ( 14 )  'rad_lw_out_av       ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_out_av 
3351       ENDIF
3352       IF ( ALLOCATED( rad_lw_out_change_0 ) )  THEN
3353          WRITE ( 14 )  'rad_lw_out_change_0 '
3354          WRITE ( 14 )  rad_lw_out_change_0
3355       ENDIF
3356       IF ( ALLOCATED( rad_lw_cs_hr ) )  THEN
3357          WRITE ( 14 )  'rad_lw_cs_hr        ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_cs_hr
3358       ENDIF
3359       IF ( ALLOCATED( rad_lw_cs_hr_av ) )  THEN
3360          WRITE ( 14 )  'rad_lw_cs_hr_av     ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_cs_hr_av
3361       ENDIF
3362       IF ( ALLOCATED( rad_lw_hr ) )  THEN
3363          WRITE ( 14 )  'rad_lw_hr           ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_hr
3364       ENDIF
3365       IF ( ALLOCATED( rad_lw_hr_av ) )  THEN
3366          WRITE ( 14 )  'rad_lw_hr_av        ';  WRITE ( 14 )  rad_lw_hr_av
3367       ENDIF
3368       IF ( ALLOCATED( rad_sw_in ) )  THEN
3369          WRITE ( 14 )  'rad_sw_in           ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_in 
3370       ENDIF
3371       IF ( ALLOCATED( rad_sw_in_av ) )  THEN
3372          WRITE ( 14 )  'rad_sw_in_av        ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_in_av 
3373       ENDIF
3374       IF ( ALLOCATED( rad_sw_out ) )  THEN
3375          WRITE ( 14 )  'rad_sw_out          ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_out 
3376       ENDIF
3377       IF ( ALLOCATED( rad_sw_out_av ) )  THEN
3378          WRITE ( 14 )  'rad_sw_out_av       ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_out_av 
3379       ENDIF
3380       IF ( ALLOCATED( rad_sw_cs_hr ) )  THEN
3381          WRITE ( 14 )  'rad_sw_cs_hr        ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_cs_hr
3382       ENDIF
3383       IF ( ALLOCATED( rad_sw_cs_hr_av ) )  THEN
3384          WRITE ( 14 )  'rad_sw_cs_hr_av     ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_cs_hr_av
3385       ENDIF
3386       IF ( ALLOCATED( rad_sw_hr ) )  THEN
3387          WRITE ( 14 )  'rad_sw_hr           ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_hr
3388       ENDIF
3389       IF ( ALLOCATED( rad_sw_hr_av ) )  THEN
3390          WRITE ( 14 )  'rad_sw_hr_av        ';  WRITE ( 14 )  rad_sw_hr_av
3391       ENDIF
3392
3393       WRITE ( 14 )  '*** end rad ***     '
3394
3395    ENDIF
3396
3397 END SUBROUTINE radiation_last_actions
3398
3399
3400SUBROUTINE radiation_read_restart_data( i, nxlfa, nxl_on_file, nxrfa, nxr_on_file,   &
3401                                     nynfa, nyn_on_file, nysfa, nys_on_file,   &
3402                                     offset_xa, offset_ya, overlap_count,      &
3403                                     tmp_2d, tmp_3d )
3404 
3405
3406    USE control_parameters
3407       
3408    USE indices
3409   
3410    USE kinds
3411   
3412    USE pegrid
3413
3414    IMPLICIT NONE
3415
3416    CHARACTER (LEN=20) :: field_char   !<
3417
3418    INTEGER(iwp) ::  i               !<
3419    INTEGER(iwp) ::  k               !<
3420    INTEGER(iwp) ::  nxlc            !<
3421    INTEGER(iwp) ::  nxlf            !<
3422    INTEGER(iwp) ::  nxl_on_file     !<
3423    INTEGER(iwp) ::  nxrc            !<
3424    INTEGER(iwp) ::  nxrf            !<
3425    INTEGER(iwp) ::  nxr_on_file     !<
3426    INTEGER(iwp) ::  nync            !<
3427    INTEGER(iwp) ::  nynf            !<
3428    INTEGER(iwp) ::  nyn_on_file     !<
3429    INTEGER(iwp) ::  nysc            !<
3430    INTEGER(iwp) ::  nysf            !<
3431    INTEGER(iwp) ::  nys_on_file     !<
3432    INTEGER(iwp) ::  overlap_count   !<
3433
3434    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  nxlfa       !<
3435    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  nxrfa       !<
3436    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  nynfa       !<
3437    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  nysfa       !<
3438    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  offset_xa   !<
3439    INTEGER(iwp), DIMENSION(numprocs_previous_run,1000) ::  offset_ya   !<
3440
3441    REAL(wp),                                                                  &
3442       DIMENSION(nys_on_file-nbgp:nyn_on_file+nbgp,nxl_on_file-nbgp:nxr_on_file+nbgp) ::&
3443          tmp_2d   !<
3444
3445    REAL(wp),                                                                  &
3446       DIMENSION(nzb:nzt+1,nys_on_file-nbgp:nyn_on_file+nbgp,nxl_on_file-nbgp:nxr_on_file+nbgp) ::&
3447          tmp_3d   !<
3448
3449    REAL(wp),                                                                  &
3450       DIMENSION(0:0,nys_on_file-nbgp:nyn_on_file+nbgp,nxl_on_file-nbgp:nxr_on_file+nbgp) ::&
3451          tmp_3d2   !<
3452
3453
3454
3455   IF ( initializing_actions == 'read_restart_data' )  THEN
3456      READ ( 13 )  field_char
3457
3458      DO  WHILE ( TRIM( field_char ) /= '*** end rad ***' )
3459
3460         DO  k = 1, overlap_count
3461
3462            nxlf = nxlfa(i,k)
3463            nxlc = nxlfa(i,k) + offset_xa(i,k)
3464            nxrf = nxrfa(i,k)
3465            nxrc = nxrfa(i,k) + offset_xa(i,k)
3466            nysf = nysfa(i,k)
3467            nysc = nysfa(i,k) + offset_ya(i,k)
3468            nynf = nynfa(i,k)
3469            nync = nynfa(i,k) + offset_ya(i,k)
3470
3471
3472            SELECT CASE ( TRIM( field_char ) )
3473
3474                CASE ( 'rad_net' )
3475                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_net ) )  THEN
3476                      ALLOCATE( rad_net(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3477                   ENDIF 
3478                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_2d
3479                   rad_net(nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp)  = &
3480                                          tmp_2d(nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3481
3482                CASE ( 'rad_net_av' )
3483                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_net_av ) )  THEN
3484                      ALLOCATE( rad_net_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3485                   ENDIF 
3486                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_2d
3487                   rad_net_av(nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp)  = &
3488                                          tmp_2d(nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3489                CASE ( 'rad_lw_in' )
3490                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_in ) )  THEN
3491                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3492                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3493                         ALLOCATE( rad_lw_in(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3494                      ELSE
3495                         ALLOCATE( rad_lw_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3496                      ENDIF
3497                   ENDIF 
3498                   IF ( k == 1 )  THEN
3499                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3500                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3501                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3502                         rad_lw_in(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3503                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3504                      ELSE
3505                         READ ( 13 )  tmp_3d
3506                         rad_lw_in(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3507                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3508                      ENDIF
3509                   ENDIF
3510
3511                CASE ( 'rad_lw_in_av' )
3512                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_in_av ) )  THEN
3513                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3514                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3515                         ALLOCATE( rad_lw_in_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3516                      ELSE
3517                         ALLOCATE( rad_lw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3518                      ENDIF
3519                   ENDIF 
3520                   IF ( k == 1 )  THEN
3521                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3522                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3523                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3524                         rad_lw_in_av(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3525                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3526                      ELSE
3527                         READ ( 13 )  tmp_3d
3528                         rad_lw_in_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3529                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3530                      ENDIF
3531                   ENDIF
3532
3533                CASE ( 'rad_lw_out' )
3534                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_out ) )  THEN
3535                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3536                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3537                         ALLOCATE( rad_lw_out(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3538                      ELSE
3539                         ALLOCATE( rad_lw_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3540                      ENDIF
3541                   ENDIF 
3542                   IF ( k == 1 )  THEN
3543                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3544                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3545                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3546                         rad_lw_out(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3547                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3548                      ELSE
3549                         READ ( 13 )  tmp_3d
3550                         rad_lw_out(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3551                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3552                      ENDIF
3553                   ENDIF
3554
3555                CASE ( 'rad_lw_out_av' )
3556                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_out_av ) )  THEN
3557                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3558                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3559                         ALLOCATE( rad_lw_out_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3560                      ELSE
3561                         ALLOCATE( rad_lw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3562                      ENDIF
3563                   ENDIF 
3564                   IF ( k == 1 )  THEN
3565                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3566                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3567                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3568                         rad_lw_out_av(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3569                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3570                      ELSE
3571                         READ ( 13 )  tmp_3d
3572                         rad_lw_out_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3573                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3574                      ENDIF
3575                   ENDIF
3576
3577                CASE ( 'rad_lw_out_change_0' )
3578                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_out_change_0 ) )  THEN
3579                      ALLOCATE( rad_lw_out_change_0(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3580                   ENDIF
3581                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_2d
3582                   rad_lw_out_change_0(nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp)&
3583                              = tmp_2d(nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3584
3585                CASE ( 'rad_lw_cs_hr' )
3586                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_cs_hr ) )  THEN
3587                      ALLOCATE( rad_lw_cs_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3588                   ENDIF
3589                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3590                   rad_lw_cs_hr(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3591                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3592
3593                CASE ( 'rad_lw_cs_hr_av' )
3594                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_cs_hr_av ) )  THEN
3595                      ALLOCATE( rad_lw_cs_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3596                   ENDIF
3597                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3598                   rad_lw_cs_hr_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3599                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3600
3601                CASE ( 'rad_lw_hr' )
3602                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_hr ) )  THEN
3603                      ALLOCATE( rad_lw_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3604                   ENDIF
3605                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3606                   rad_lw_hr(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3607                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3608
3609                CASE ( 'rad_lw_hr_av' )
3610                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_lw_hr_av ) )  THEN
3611                      ALLOCATE( rad_lw_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3612                   ENDIF
3613                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3614                   rad_lw_hr_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3615                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3616
3617                CASE ( 'rad_sw_in' )
3618                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_in ) )  THEN
3619                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3620                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3621                         ALLOCATE( rad_sw_in(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3622                      ELSE
3623                         ALLOCATE( rad_sw_in(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3624                      ENDIF
3625                   ENDIF 
3626                   IF ( k == 1 )  THEN
3627                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3628                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3629                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3630                         rad_sw_in(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3631                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3632                      ELSE
3633                         READ ( 13 )  tmp_3d
3634                         rad_sw_in(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3635                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3636                      ENDIF
3637                   ENDIF
3638
3639                CASE ( 'rad_sw_in_av' )
3640                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_in_av ) )  THEN
3641                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3642                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3643                         ALLOCATE( rad_sw_in_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3644                      ELSE
3645                         ALLOCATE( rad_sw_in_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3646                      ENDIF
3647                   ENDIF 
3648                   IF ( k == 1 )  THEN
3649                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3650                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3651                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3652                         rad_sw_in_av(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3653                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3654                      ELSE
3655                         READ ( 13 )  tmp_3d
3656                         rad_sw_in_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3657                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3658                      ENDIF
3659                   ENDIF
3660
3661                CASE ( 'rad_sw_out' )
3662                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_out ) )  THEN
3663                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3664                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3665                         ALLOCATE( rad_sw_out(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3666                      ELSE
3667                         ALLOCATE( rad_sw_out(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3668                      ENDIF
3669                   ENDIF 
3670                   IF ( k == 1 )  THEN
3671                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3672                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3673                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3674                         rad_sw_out(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3675                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3676                      ELSE
3677                         READ ( 13 )  tmp_3d
3678                         rad_sw_out(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3679                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3680                      ENDIF
3681                   ENDIF
3682
3683                CASE ( 'rad_sw_out_av' )
3684                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_out_av ) )  THEN
3685                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3686                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3687                         ALLOCATE( rad_sw_out_av(0:0,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3688                      ELSE
3689                         ALLOCATE( rad_sw_out_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3690                      ENDIF
3691                   ENDIF 
3692                   IF ( k == 1 )  THEN
3693                      IF ( radiation_scheme == 'clear-sky'  .OR.               &
3694                           radiation_scheme == 'constant')  THEN
3695                         READ ( 13 )  tmp_3d2
3696                         rad_sw_out_av(0:0,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3697                             tmp_3d2(0:0,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3698                      ELSE
3699                         READ ( 13 )  tmp_3d
3700                         rad_sw_out_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) =&
3701                             tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3702                      ENDIF
3703                   ENDIF
3704
3705                CASE ( 'rad_sw_cs_hr' )
3706                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_cs_hr ) )  THEN
3707                      ALLOCATE( rad_sw_cs_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3708                   ENDIF
3709                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3710                   rad_sw_cs_hr(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3711                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3712
3713                CASE ( 'rad_sw_cs_hr_av' )
3714                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_cs_hr_av ) )  THEN
3715                      ALLOCATE( rad_sw_cs_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3716                   ENDIF
3717                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3718                   rad_sw_cs_hr_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3719                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3720
3721                CASE ( 'rad_sw_hr' )
3722                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_hr ) )  THEN
3723                      ALLOCATE( rad_sw_hr(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3724                   ENDIF
3725                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3726                   rad_sw_hr(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3727                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3728
3729                CASE ( 'rad_sw_hr_av' )
3730                   IF ( .NOT. ALLOCATED( rad_sw_hr_av ) )  THEN
3731                      ALLOCATE( rad_sw_hr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
3732                   ENDIF
3733                   IF ( k == 1 )  READ ( 13 )  tmp_3d
3734                   rad_lw_hr_av(:,nysc-nbgp:nync+nbgp,nxlc-nbgp:nxrc+nbgp) = &
3735                           tmp_3d(:,nysf-nbgp:nynf+nbgp,nxlf-nbgp:nxrf+nbgp)
3736
3737               CASE DEFAULT
3738                  WRITE( message_string, * ) 'unknown variable named "',       &
3739                                        TRIM( field_char ), '" found in',      &
3740                                        '&data from prior run on PE ', myid
3741                  CALL message( 'radiation_read_restart_data', 'PA0441', 1, 2, 0, 6, &
3742                                 0 )
3743
3744            END SELECT
3745
3746         ENDDO
3747
3748         READ ( 13 )  field_char
3749
3750      ENDDO
3751   ENDIF
3752
3753 END SUBROUTINE radiation_read_restart_data
3754
3755
3756 END MODULE radiation_model_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.