source: palm/trunk/SOURCE/sum_up_3d_data.f90

Last change on this file was 4828, checked in by Giersch, 5 months ago

Copyright updated to year 2021, interface pmc_sort removed to accelarate the nesting code

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 43.3 KB
Line 
1!> @file sum_up_3d_data.f90
2!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms of the GNU General
6! Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
7! (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
10! implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General
11! Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with PALM. If not, see
14! <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
16! Copyright 1997-2021 Leibniz Universitaet Hannover
17!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
18!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: sum_up_3d_data.f90 4828 2021-01-05 11:21:41Z banzhafs $
27! Implementation of downward facing USM and LSM surfaces
28!
29! 4591 2020-07-06 15:56:08Z raasch
30! File re-formatted to follow the PALM coding standard
31!
32! 4516 2020-04-30 16:55:10Z suehring
33! Remove double index
34!
35! 4514 2020-04-30 16:29:59Z suehring
36! Enable output of qsurf and ssurf
37!
38! 4442 2020-03-04 19:21:13Z suehring
39! Change order of dimension in surface array %frac to allow for better vectorization.
40!
41! 4441 2020-03-04 19:20:35Z suehring
42! Move 2-m potential temperature output to diagnostic_output_quantities
43!
44! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
45! Corrected "Former revisions" section
46!
47! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
48! Moved tcm_3d_data_averaging to module_interface
49!
50! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
51! Modularize diagnostic output
52!
53! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
54! Output of turbulence intensity added
55!
56! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
57! Added output of qsws_av for green roofs.
58!
59! 3933 2019-04-25 12:33:20Z kanani
60! Formatting
61!
62! 3773 2019-03-01 08:56:57Z maronga
63! Added output of theta_2m*_xy_av
64!
65! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch
66! unused variables removed
67!
68! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
69! Implementation of the PALM module interface
70!
71! Revision 1.1  2006/02/23 12:55:23  raasch
72! Initial revision
73!
74!
75! Description:
76! ------------
77!> Sum-up the values of 3d-arrays. The real averaging is later done in routine average_3d_data.
78!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
79 SUBROUTINE sum_up_3d_data
80
81
82    USE arrays_3d,                                                                                 &
83        ONLY:  dzw,                                                                                &
84               d_exner,                                                                            &
85               e,                                                                                  &
86               heatflux_output_conversion,                                                         &
87               p,                                                                                  &
88               pt,                                                                                 &
89               q,                                                                                  &
90               ql,                                                                                 &
91               ql_c,                                                                               &
92               ql_v,                                                                               &
93               s,                                                                                  &
94               u,                                                                                  &
95               v,                                                                                  &
96               vpt,                                                                                &
97               w,                                                                                  &
98               waterflux_output_conversion
99
100    USE averaging,                                                                                 &
101        ONLY:  e_av,                                                                               &
102               ghf_av,                                                                             &
103               lpt_av,                                                                             &
104               lwp_av,                                                                             &
105               ol_av,                                                                              &
106               p_av,                                                                               &
107               pc_av,                                                                              &
108               pr_av,                                                                              &
109               pt_av,                                                                              &
110               q_av,                                                                               &
111               ql_av,                                                                              &
112               ql_c_av,                                                                            &
113               ql_v_av,                                                                            &
114               ql_vp_av,                                                                           &
115               qsurf_av,                                                                           &
116               qsws_av,                                                                            &
117               qv_av,                                                                              &
118               r_a_av,                                                                             &
119               s_av,                                                                               &
120               shf_av,                                                                             &
121               ssurf_av,                                                                           &
122               ssws_av,                                                                            &
123               ts_av,                                                                              &
124               tsurf_av,                                                                           &
125               u_av,                                                                               &
126               us_av,                                                                              &
127               v_av,                                                                               &
128               vpt_av,                                                                             &
129               w_av,                                                                               &
130               z0_av,                                                                              &
131               z0h_av,                                                                             &
132               z0q_av
133
134    USE basic_constants_and_equations_mod,                                                         &
135        ONLY:  c_p,                                                                                &
136               lv_d_cp,                                                                            &
137               l_v
138
139    USE bulk_cloud_model_mod,                                                                      &
140        ONLY:  bulk_cloud_model
141
142    USE control_parameters,                                                                        &
143        ONLY:  average_count_3d,                                                                   &
144               doav,                                                                               &
145               doav_n,                                                                             &
146               rho_surface,                                                                        &
147               urban_surface,                                                                      &
148               varnamelength
149
150    USE cpulog,                                                                                    &
151        ONLY:  cpu_log,                                                                            &
152               log_point
153
154    USE indices,                                                                                   &
155        ONLY:  nxl,                                                                                &
156               nxlg,                                                                               &
157               nxr,                                                                                &
158               nxrg,                                                                               &
159               nyn,                                                                                &
160               nyng,                                                                               &
161               nys,                                                                                &
162               nysg,                                                                               &
163               nzb,                                                                                &
164               nzt,                                                                                &
165               topo_top_ind
166
167    USE kinds
168
169    USE module_interface,                                                                          &
170        ONLY:  module_interface_3d_data_averaging
171
172    USE particle_attributes,                                                                       &
173        ONLY:  grid_particles,                                                                     &
174               number_of_particles,                                                                &
175               particles,                                                                          &
176               prt_count
177
178    USE surface_mod,                                                                               &
179        ONLY:  ind_pav_green,                                                                      &
180               ind_veg_wall,                                                                       &
181               ind_wat_win,                                                                        &
182               surf_def_h,                                                                         &
183               surf_lsm_h,                                                                         &
184               surf_usm_h
185
186    USE urban_surface_mod,                                                                         &
187        ONLY:  usm_3d_data_averaging
188
189
190    IMPLICIT NONE
191
192    CHARACTER(LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
193
194    INTEGER(iwp) ::  i   !< grid index x direction
195    INTEGER(iwp) ::  ii  !< running index
196    INTEGER(iwp) ::  j   !< grid index y direction
197    INTEGER(iwp) ::  k   !< grid index x direction
198    INTEGER(iwp) ::  m   !< running index over surfacle elements
199    INTEGER(iwp) ::  n   !< running index over number of particles per grid box
200
201    LOGICAL ::  match_def  !< flag indicating default-type surface
202    LOGICAL ::  match_lsm  !< flag indicating natural-type surface
203    LOGICAL ::  match_usm  !< flag indicating urban-type surface
204
205    REAL(wp) ::  mean_r  !< mean-particle radius witin grid box
206    REAL(wp) ::  s_r2    !< mean-particle radius witin grid box to the power of two
207    REAL(wp) ::  s_r3    !< mean-particle radius witin grid box to the power of three
208
209
210
211    CALL cpu_log (log_point(34),'sum_up_3d_data','start')
212
213!
214!-- Allocate and initialize the summation arrays if called for the very first time or the first time
215!-- after average_3d_data has been called (some or all of the arrays may have been already allocated
216!-- in rrd_local)
217    IF ( average_count_3d == 0 )  THEN
218
219       DO  ii = 1, doav_n
220
221          trimvar = TRIM( doav(ii) )
222
223          SELECT CASE ( trimvar )
224
225             CASE ( 'ghf*' )
226                IF ( .NOT. ALLOCATED( ghf_av ) )  THEN
227                   ALLOCATE( ghf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
228                ENDIF
229                ghf_av = 0.0_wp
230
231             CASE ( 'e' )
232                IF ( .NOT. ALLOCATED( e_av ) )  THEN
233                   ALLOCATE( e_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
234                ENDIF
235                e_av = 0.0_wp
236
237             CASE ( 'thetal' )
238                IF ( .NOT. ALLOCATED( lpt_av ) )  THEN
239                   ALLOCATE( lpt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
240                ENDIF
241                lpt_av = 0.0_wp
242
243             CASE ( 'lwp*' )
244                IF ( .NOT. ALLOCATED( lwp_av ) )  THEN
245                   ALLOCATE( lwp_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
246                ENDIF
247                lwp_av = 0.0_wp
248
249             CASE ( 'ol*' )
250                IF ( .NOT. ALLOCATED( ol_av ) )  THEN
251                   ALLOCATE( ol_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
252                ENDIF
253                ol_av = 0.0_wp
254
255             CASE ( 'p' )
256                IF ( .NOT. ALLOCATED( p_av ) )  THEN
257                   ALLOCATE( p_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
258                ENDIF
259                p_av = 0.0_wp
260
261             CASE ( 'pc' )
262                IF ( .NOT. ALLOCATED( pc_av ) )  THEN
263                   ALLOCATE( pc_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
264                ENDIF
265                pc_av = 0.0_wp
266
267             CASE ( 'pr' )
268                IF ( .NOT. ALLOCATED( pr_av ) )  THEN
269                   ALLOCATE( pr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
270                ENDIF
271                pr_av = 0.0_wp
272
273             CASE ( 'theta' )
274                IF ( .NOT. ALLOCATED( pt_av ) )  THEN
275                   ALLOCATE( pt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
276                ENDIF
277                pt_av = 0.0_wp
278
279             CASE ( 'q' )
280                IF ( .NOT. ALLOCATED( q_av ) )  THEN
281                   ALLOCATE( q_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
282                ENDIF
283                q_av = 0.0_wp
284
285             CASE ( 'ql' )
286                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_av ) )  THEN
287                   ALLOCATE( ql_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
288                ENDIF
289                ql_av = 0.0_wp
290
291             CASE ( 'ql_c' )
292                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_c_av ) )  THEN
293                   ALLOCATE( ql_c_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
294                ENDIF
295                ql_c_av = 0.0_wp
296
297             CASE ( 'ql_v' )
298                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_v_av ) )  THEN
299                   ALLOCATE( ql_v_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
300                ENDIF
301                ql_v_av = 0.0_wp
302
303             CASE ( 'ql_vp' )
304                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_vp_av ) )  THEN
305                   ALLOCATE( ql_vp_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
306                ENDIF
307                ql_vp_av = 0.0_wp
308
309             CASE ( 'qsurf*' )
310                IF ( .NOT. ALLOCATED( qsurf_av ) )  THEN
311                   ALLOCATE( qsurf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
312                ENDIF
313                qsurf_av = 0.0_wp
314
315             CASE ( 'qsws*' )
316                IF ( .NOT. ALLOCATED( qsws_av ) )  THEN
317                   ALLOCATE( qsws_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
318                ENDIF
319                qsws_av = 0.0_wp
320
321             CASE ( 'qv' )
322                IF ( .NOT. ALLOCATED( qv_av ) )  THEN
323                   ALLOCATE( qv_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
324                ENDIF
325                qv_av = 0.0_wp
326
327             CASE ( 'r_a*' )
328                IF ( .NOT. ALLOCATED( r_a_av ) )  THEN
329                   ALLOCATE( r_a_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
330                ENDIF
331                r_a_av = 0.0_wp
332
333             CASE ( 's' )
334                IF ( .NOT. ALLOCATED( s_av ) )  THEN
335                   ALLOCATE( s_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
336                ENDIF
337                s_av = 0.0_wp
338
339             CASE ( 'shf*' )
340                IF ( .NOT. ALLOCATED( shf_av ) )  THEN
341                   ALLOCATE( shf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
342                ENDIF
343                shf_av = 0.0_wp
344
345             CASE ( 'ssurf*' )
346                IF ( .NOT. ALLOCATED( ssurf_av ) )  THEN
347                   ALLOCATE( ssurf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
348                ENDIF
349                ssurf_av = 0.0_wp
350
351             CASE ( 'ssws*' )
352                IF ( .NOT. ALLOCATED( ssws_av ) )  THEN
353                   ALLOCATE( ssws_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
354                ENDIF
355                ssws_av = 0.0_wp
356
357             CASE ( 't*' )
358                IF ( .NOT. ALLOCATED( ts_av ) )  THEN
359                   ALLOCATE( ts_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
360                ENDIF
361                ts_av = 0.0_wp
362
363             CASE ( 'tsurf*' )
364                IF ( .NOT. ALLOCATED( tsurf_av ) )  THEN
365                   ALLOCATE( tsurf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
366                ENDIF
367                tsurf_av = 0.0_wp
368
369             CASE ( 'u' )
370                IF ( .NOT. ALLOCATED( u_av ) )  THEN
371                   ALLOCATE( u_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
372                ENDIF
373                u_av = 0.0_wp
374
375             CASE ( 'us*' )
376                IF ( .NOT. ALLOCATED( us_av ) )  THEN
377                   ALLOCATE( us_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
378                ENDIF
379                us_av = 0.0_wp
380
381             CASE ( 'v' )
382                IF ( .NOT. ALLOCATED( v_av ) )  THEN
383                   ALLOCATE( v_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
384                ENDIF
385                v_av = 0.0_wp
386
387             CASE ( 'thetav' )
388                IF ( .NOT. ALLOCATED( vpt_av ) )  THEN
389                   ALLOCATE( vpt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
390                ENDIF
391                vpt_av = 0.0_wp
392
393             CASE ( 'w' )
394                IF ( .NOT. ALLOCATED( w_av ) )  THEN
395                   ALLOCATE( w_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
396                ENDIF
397                w_av = 0.0_wp
398
399             CASE ( 'z0*' )
400                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0_av ) )  THEN
401                   ALLOCATE( z0_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
402                ENDIF
403                z0_av = 0.0_wp
404
405             CASE ( 'z0h*' )
406                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0h_av ) )  THEN
407                   ALLOCATE( z0h_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
408                ENDIF
409                z0h_av = 0.0_wp
410
411             CASE ( 'z0q*' )
412                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0q_av ) )  THEN
413                   ALLOCATE( z0q_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
414                ENDIF
415                z0q_av = 0.0_wp
416
417
418             CASE DEFAULT
419
420!
421!--             Allocating and initializing data arrays for all other modules
422                CALL module_interface_3d_data_averaging( 'allocate', trimvar )
423
424
425          END SELECT
426
427       ENDDO
428
429    ENDIF
430
431!
432!-- Loop of all variables to be averaged.
433    DO  ii = 1, doav_n
434
435       trimvar = TRIM( doav(ii) )
436!
437!--    Store the array chosen on the temporary array.
438       SELECT CASE ( trimvar )
439
440          CASE ( 'ghf*' )
441             IF ( ALLOCATED( ghf_av ) ) THEN
442                DO  i = nxl, nxr
443                   DO  j = nys, nyn
444!
445!--                   Check whether grid point is a natural- or urban-type surface.
446                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
447                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
448!
449!--                   In order to avoid double-counting of surface properties, always assume that
450!--                   natural-type surfaces are below urban type surfaces, e.g. in case of bridges.
451!--                   Further, take only the last suface element, i.e. the uppermost surface which
452!--                   would be visible from above
453                      IF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
454                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
455                         ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%ghf(m)
456                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
457                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
458                         ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i) + surf_usm_h(0)%frac(m,ind_veg_wall)  *            &
459                                                     surf_usm_h(0)%wghf_eb(m)        +                &
460                                                     surf_usm_h(0)%frac(m,ind_pav_green) *            &
461                                                     surf_usm_h(0)%wghf_eb_green(m)  +                &
462                                                     surf_usm_h(0)%frac(m,ind_wat_win)   *            &
463                                                     surf_usm_h(0)%wghf_eb_window(m)
464                      ENDIF
465                   ENDDO
466                ENDDO
467             ENDIF
468
469          CASE ( 'e' )
470             IF ( ALLOCATED( e_av ) ) THEN
471                DO  i = nxlg, nxrg
472                   DO  j = nysg, nyng
473                      DO  k = nzb, nzt+1
474                         e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) + e(k,j,i)
475                      ENDDO
476                   ENDDO
477                ENDDO
478             ENDIF
479
480          CASE ( 'thetal' )
481             IF ( ALLOCATED( lpt_av ) ) THEN
482                DO  i = nxlg, nxrg
483                   DO  j = nysg, nyng
484                      DO  k = nzb, nzt+1
485                         lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) + pt(k,j,i)
486                      ENDDO
487                   ENDDO
488                ENDDO
489             ENDIF
490
491          CASE ( 'lwp*' )
492             IF ( ALLOCATED( lwp_av ) ) THEN
493                DO  i = nxlg, nxrg
494                   DO  j = nysg, nyng
495                      lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) + SUM( ql(nzb:nzt,j,i) * dzw(1:nzt+1) )            &
496                                                                       * rho_surface
497                   ENDDO
498                ENDDO
499             ENDIF
500
501          CASE ( 'ol*' )
502             IF ( ALLOCATED( ol_av ) ) THEN
503                DO  i = nxl, nxr
504                   DO  j = nys, nyn
505                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
506                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
507                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
508
509                      IF ( match_def )  THEN
510                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
511                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) + surf_def_h(0)%ol(m)
512                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
513                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
514                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%ol(m)
515                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
516                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
517                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) + surf_usm_h(0)%ol(m)
518                      ENDIF
519                   ENDDO
520                ENDDO
521             ENDIF
522
523          CASE ( 'p' )
524             IF ( ALLOCATED( p_av ) ) THEN
525                DO  i = nxlg, nxrg
526                   DO  j = nysg, nyng
527                      DO  k = nzb, nzt+1
528                         p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) + p(k,j,i)
529                      ENDDO
530                   ENDDO
531                ENDDO
532             ENDIF
533
534          CASE ( 'pc' )
535             IF ( ALLOCATED( pc_av ) ) THEN
536                DO  i = nxl, nxr
537                   DO  j = nys, nyn
538                      DO  k = nzb, nzt+1
539                         pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) + prt_count(k,j,i)
540                      ENDDO
541                   ENDDO
542                ENDDO
543             ENDIF
544
545          CASE ( 'pr' )
546             IF ( ALLOCATED( pr_av ) ) THEN
547                DO  i = nxl, nxr
548                   DO  j = nys, nyn
549                      DO  k = nzb, nzt+1
550                         number_of_particles = prt_count(k,j,i)
551                         IF ( number_of_particles <= 0 )  CYCLE
552                         particles => grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
553                         s_r2 = 0.0_wp
554                         s_r3 = 0.0_wp
555
556                         DO  n = 1, number_of_particles
557                            IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN
558                               s_r2 = s_r2 + particles(n)%radius**2 * particles(n)%weight_factor
559                               s_r3 = s_r3 + particles(n)%radius**3 * particles(n)%weight_factor
560                            ENDIF
561                         ENDDO
562
563                         IF ( s_r2 > 0.0_wp )  THEN
564                            mean_r = s_r3 / s_r2
565                         ELSE
566                            mean_r = 0.0_wp
567                         ENDIF
568                         pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) + mean_r
569                      ENDDO
570                   ENDDO
571                ENDDO
572             ENDIF
573
574          CASE ( 'theta' )
575             IF ( ALLOCATED( pt_av ) ) THEN
576                IF ( .NOT. bulk_cloud_model ) THEN
577                DO  i = nxlg, nxrg
578                   DO  j = nysg, nyng
579                      DO  k = nzb, nzt+1
580                            pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) + pt(k,j,i)
581                         ENDDO
582                      ENDDO
583                   ENDDO
584                ELSE
585                DO  i = nxlg, nxrg
586                   DO  j = nysg, nyng
587                      DO  k = nzb, nzt+1
588                            pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) + pt(k,j,i) + lv_d_cp * d_exner(k)         &
589                                                                              * ql(k,j,i)
590                         ENDDO
591                      ENDDO
592                   ENDDO
593                ENDIF
594             ENDIF
595
596          CASE ( 'q' )
597             IF ( ALLOCATED( q_av ) ) THEN
598                DO  i = nxlg, nxrg
599                   DO  j = nysg, nyng
600                      DO  k = nzb, nzt+1
601                         q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) + q(k,j,i)
602                      ENDDO
603                   ENDDO
604                ENDDO
605             ENDIF
606
607          CASE ( 'ql' )
608             IF ( ALLOCATED( ql_av ) ) THEN
609                DO  i = nxlg, nxrg
610                   DO  j = nysg, nyng
611                      DO  k = nzb, nzt+1
612                         ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) + ql(k,j,i)
613                      ENDDO
614                   ENDDO
615                ENDDO
616             ENDIF
617
618          CASE ( 'ql_c' )
619             IF ( ALLOCATED( ql_c_av ) ) THEN
620                DO  i = nxlg, nxrg
621                   DO  j = nysg, nyng
622                      DO  k = nzb, nzt+1
623                         ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) + ql_c(k,j,i)
624                      ENDDO
625                   ENDDO
626                ENDDO
627             ENDIF
628
629          CASE ( 'ql_v' )
630             IF ( ALLOCATED( ql_v_av ) ) THEN
631                DO  i = nxlg, nxrg
632                   DO  j = nysg, nyng
633                      DO  k = nzb, nzt+1
634                         ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) + ql_v(k,j,i)
635                      ENDDO
636                   ENDDO
637                ENDDO
638             ENDIF
639
640          CASE ( 'ql_vp' )
641             IF ( ALLOCATED( ql_vp_av ) ) THEN
642                DO  i = nxl, nxr
643                   DO  j = nys, nyn
644                      DO  k = nzb, nzt+1
645                         number_of_particles = prt_count(k,j,i)
646                         IF ( number_of_particles <= 0 )  CYCLE
647                         particles => grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
648                         DO  n = 1, number_of_particles
649                            IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN
650                               ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) +                                 &
651                                                 particles(n)%weight_factor / number_of_particles
652                            ENDIF
653                         ENDDO
654                      ENDDO
655                   ENDDO
656                ENDDO
657             ENDIF
658
659          CASE ( 'qsurf*' )
660             IF ( ALLOCATED( qsurf_av ) ) THEN
661                DO  i = nxl, nxr
662                   DO  j = nys, nyn
663                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
664                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
665                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
666
667                      IF ( match_def )  THEN
668                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
669                         qsurf_av(j,i) = qsurf_av(j,i) + surf_def_h(0)%q_surface(m)
670                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
671                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
672                         qsurf_av(j,i) = qsurf_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%q_surface(m)
673                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
674                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
675                         qsurf_av(j,i) = qsurf_av(j,i) + surf_usm_h(0)%q_surface(m)
676                      ENDIF
677                   ENDDO
678                ENDDO
679             ENDIF
680
681          CASE ( 'qsws*' )
682!
683!--          In case of default surfaces, clean-up flux by density.
684!--          In case of land- and urban-surfaces, convert fluxes into dynamic units.
685!--          Question (maronga): are the .NOT. statements really required?
686             IF ( ALLOCATED( qsws_av ) ) THEN
687                DO  i = nxl, nxr
688                   DO  j = nys, nyn
689                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
690                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
691                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
692
693                      IF ( match_def )  THEN
694                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
695                         qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) + surf_def_h(0)%qsws(m) *                     &
696                                        waterflux_output_conversion(nzb)
697                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
698                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
699                         qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%qsws(m) * l_v
700                      ELSEIF ( match_usm  .AND.  .NOT. match_lsm )  THEN
701                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
702                         qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) + surf_usm_h(0)%qsws(m) * l_v
703                      ENDIF
704                   ENDDO
705                ENDDO
706             ENDIF
707
708          CASE ( 'qv' )
709             IF ( ALLOCATED( qv_av ) ) THEN
710                DO  i = nxlg, nxrg
711                   DO  j = nysg, nyng
712                      DO  k = nzb, nzt+1
713                         qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) + q(k,j,i) - ql(k,j,i)
714                      ENDDO
715                   ENDDO
716                ENDDO
717             ENDIF
718
719          CASE ( 'r_a*' )
720             IF ( ALLOCATED( r_a_av ) ) THEN
721                DO  i = nxl, nxr
722                   DO  j = nys, nyn
723                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
724                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
725
726                      IF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
727                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
728                         r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%r_a(m)
729                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
730                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
731                         r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) + surf_usm_h(0)%frac(m,ind_veg_wall)  *            &
732                                                     surf_usm_h(0)%r_a(m)       +                     &
733                                                     surf_usm_h(0)%frac(m,ind_pav_green) *            &
734                                                     surf_usm_h(0)%r_a_green(m) +                     &
735                                                     surf_usm_h(0)%frac(m,ind_wat_win)   *            &
736                                                     surf_usm_h(0)%r_a_window(m)
737                      ENDIF
738                   ENDDO
739                ENDDO
740             ENDIF
741
742          CASE ( 's' )
743             IF ( ALLOCATED( s_av ) ) THEN
744                DO  i = nxlg, nxrg
745                   DO  j = nysg, nyng
746                      DO  k = nzb, nzt+1
747                         s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) + s(k,j,i)
748                      ENDDO
749                   ENDDO
750                ENDDO
751             ENDIF
752
753          CASE ( 'shf*' )
754!
755!--          In case of default surfaces, clean-up flux by density.
756!--          In case of land- and urban-surfaces, convert fluxes into dynamic units.
757             IF ( ALLOCATED( shf_av ) ) THEN
758                DO  i = nxl, nxr
759                   DO  j = nys, nyn
760                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
761                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
762                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
763
764                      IF ( match_def )  THEN
765                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
766                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) + surf_def_h(0)%shf(m)  *                       &
767                                       heatflux_output_conversion(nzb)
768                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
769                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
770                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%shf(m) * c_p
771                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
772                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
773                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) + surf_usm_h(0)%shf(m) * c_p
774                      ENDIF
775                   ENDDO
776                ENDDO
777             ENDIF
778
779          CASE ( 'ssurf*' )
780             IF ( ALLOCATED( ssurf_av ) ) THEN
781                DO  i = nxl, nxr
782                   DO  j = nys, nyn
783                      k = topo_top_ind(j,i,0)
784                      ssurf_av(j,i) = ssurf_av(j,i) + s(k,j,i)
785                   ENDDO
786                ENDDO
787             ENDIF
788
789          CASE ( 'ssws*' )
790             IF ( ALLOCATED( ssws_av ) ) THEN
791                DO  i = nxl, nxr
792                   DO  j = nys, nyn
793                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
794                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
795                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
796
797                      IF ( match_def )  THEN
798                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
799                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) + surf_def_h(0)%ssws(m)
800                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
801                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
802                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%ssws(m)
803                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
804                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
805                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) + surf_usm_h(0)%ssws(m)
806                      ENDIF
807                   ENDDO
808                ENDDO
809             ENDIF
810
811          CASE ( 't*' )
812             IF ( ALLOCATED( ts_av ) ) THEN
813                DO  i = nxl, nxr
814                   DO  j = nys, nyn
815                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
816                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
817                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
818
819                      IF ( match_def )  THEN
820                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
821                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) + surf_def_h(0)%ts(m)
822                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
823                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
824                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%ts(m)
825                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
826                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
827                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) + surf_usm_h(0)%ts(m)
828                      ENDIF
829                   ENDDO
830                ENDDO
831             ENDIF
832
833          CASE ( 'tsurf*' )
834             IF ( ALLOCATED( tsurf_av ) ) THEN
835                DO  i = nxl, nxr
836                   DO  j = nys, nyn
837                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
838                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
839                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
840
841                      IF ( match_def )  THEN
842                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
843                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) + surf_def_h(0)%pt_surface(m)
844                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
845                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
846                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%pt_surface(m)
847                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
848                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
849                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) + surf_usm_h(0)%pt_surface(m)
850                      ENDIF
851                   ENDDO
852                ENDDO
853             ENDIF
854
855          CASE ( 'u' )
856             IF ( ALLOCATED( u_av ) ) THEN
857                DO  i = nxlg, nxrg
858                   DO  j = nysg, nyng
859                      DO  k = nzb, nzt+1
860                         u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) + u(k,j,i)
861                      ENDDO
862                   ENDDO
863                ENDDO
864             ENDIF
865
866          CASE ( 'us*' )
867             IF ( ALLOCATED( us_av ) ) THEN
868                DO  i = nxl, nxr
869                   DO  j = nys, nyn
870                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
871                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
872                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
873
874                      IF ( match_def )  THEN
875                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
876                         us_av(j,i) = us_av(j,i) + surf_def_h(0)%us(m)
877                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
878                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
879                         us_av(j,i) = us_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%us(m)
880                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
881                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
882                         us_av(j,i) = us_av(j,i) + surf_usm_h(0)%us(m)
883                      ENDIF
884                   ENDDO
885                ENDDO
886             ENDIF
887
888          CASE ( 'v' )
889             IF ( ALLOCATED( v_av ) ) THEN
890                DO  i = nxlg, nxrg
891                   DO  j = nysg, nyng
892                      DO  k = nzb, nzt+1
893                         v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) + v(k,j,i)
894                      ENDDO
895                   ENDDO
896                ENDDO
897             ENDIF
898
899          CASE ( 'thetav' )
900             IF ( ALLOCATED( vpt_av ) ) THEN
901                DO  i = nxlg, nxrg
902                   DO  j = nysg, nyng
903                      DO  k = nzb, nzt+1
904                         vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) + vpt(k,j,i)
905                      ENDDO
906                   ENDDO
907                ENDDO
908             ENDIF
909
910          CASE ( 'w' )
911             IF ( ALLOCATED( w_av ) ) THEN
912                DO  i = nxlg, nxrg
913                   DO  j = nysg, nyng
914                      DO  k = nzb, nzt+1
915                         w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) + w(k,j,i)
916                      ENDDO
917                   ENDDO
918                ENDDO
919             ENDIF
920
921          CASE ( 'z0*' )
922             IF ( ALLOCATED( z0_av ) ) THEN
923                DO  i = nxl, nxr
924                   DO  j = nys, nyn
925                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
926                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
927                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
928
929                      IF ( match_def )  THEN
930                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
931                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) + surf_def_h(0)%z0(m)
932                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
933                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
934                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%z0(m)
935                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
936                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
937                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) + surf_usm_h(0)%z0(m)
938                      ENDIF
939                   ENDDO
940                ENDDO
941             ENDIF
942
943          CASE ( 'z0h*' )
944             IF ( ALLOCATED( z0h_av ) ) THEN
945                DO  i = nxl, nxr
946                   DO  j = nys, nyn
947                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
948                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
949                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
950
951                      IF ( match_def )  THEN
952                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
953                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) + surf_def_h(0)%z0h(m)
954                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
955                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
956                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%z0h(m)
957                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
958                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
959                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) + surf_usm_h(0)%z0h(m)
960                      ENDIF
961                   ENDDO
962                ENDDO
963             ENDIF
964
965          CASE ( 'z0q*' )
966             IF ( ALLOCATED( z0q_av ) ) THEN
967                DO  i = nxl, nxr
968                   DO  j = nys, nyn
969                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <= surf_def_h(0)%end_index(j,i)
970                      match_lsm = surf_lsm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
971                      match_usm = surf_usm_h(0)%start_index(j,i) <= surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
972
973                      IF ( match_def )  THEN
974                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
975                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) + surf_def_h(0)%z0q(m)
976                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
977                         m = surf_lsm_h(0)%end_index(j,i)
978                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) + surf_lsm_h(0)%z0q(m)
979                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
980                         m = surf_usm_h(0)%end_index(j,i)
981                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) + surf_usm_h(0)%z0q(m)
982                      ENDIF
983                   ENDDO
984                ENDDO
985             ENDIF
986
987          CASE DEFAULT
988
989!--          In case of urban surface variables it should be always checked if respective arrays are
990!--          allocated, at least in case of a restart run, as averaged usm arrays are not read from
991!--          file at the moment.
992             IF ( urban_surface )  THEN
993                CALL usm_3d_data_averaging( 'allocate', trimvar )
994             ENDIF
995
996!
997!--          Summing up data from all other modules
998             CALL module_interface_3d_data_averaging( 'sum', trimvar )
999
1000
1001       END SELECT
1002
1003    ENDDO
1004
1005    CALL cpu_log( log_point(34), 'sum_up_3d_data', 'stop' )
1006
1007
1008 END SUBROUTINE sum_up_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.