source: palm/trunk/SOURCE/sum_up_3d_data.f90 @ 4515

Last change on this file since 4515 was 4514, checked in by suehring, 5 years ago

Bugfix in plant-canopy model for output of averaged transpiration rate after a restart; Revise check for output for plant heating rate and rename error message number; Surface-data output: enable output of mixing ratio and passive scalar concentration at the surface; Surface-data input: Add possibility to prescribe surface sensible and latent heat fluxes via static input file

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 40.6 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
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: sum_up_3d_data.f90 4514 2020-04-30 16:29:59Z suehring $
27! Enable output of qsurf and ssurf
28!
29! 4442 2020-03-04 19:21:13Z suehring
30! Change order of dimension in surface array %frac to allow for better
31! vectorization.
32!
33! 4441 2020-03-04 19:20:35Z suehring
34! Move 2-m potential temperature output to diagnostic_output_quantities
35!
36! 4182 2019-08-22 15:20:23Z scharf
37! Corrected "Former revisions" section
38!
39! 4048 2019-06-21 21:00:21Z knoop
40! Moved tcm_3d_data_averaging to module_interface
41!
42! 4039 2019-06-18 10:32:41Z suehring
43! Modularize diagnostic output
44!
45! 3994 2019-05-22 18:08:09Z suehring
46! output of turbulence intensity added
47!
48! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
49! Added output of qsws_av for green roofs.
50!
51! 3933 2019-04-25 12:33:20Z kanani
52! Formatting
53!
54! 3773 2019-03-01 08:56:57Z maronga
55! Added output of theta_2m*_xy_av
56!
57! 3761 2019-02-25 15:31:42Z raasch
58! unused variables removed
59!
60! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
61! Implementation of the PALM module interface
62!
63! Revision 1.1  2006/02/23 12:55:23  raasch
64! Initial revision
65!
66!
67! Description:
68! ------------
69!> Sum-up the values of 3d-arrays. The real averaging is later done in routine
70!> average_3d_data.
71!------------------------------------------------------------------------------!
72 SUBROUTINE sum_up_3d_data
73 
74
75    USE arrays_3d,                                                             &
76        ONLY:  dzw, d_exner, e, heatflux_output_conversion, p,                 &
77               pt, q, ql, ql_c, ql_v, s, u, v, vpt, w,                         &
78               waterflux_output_conversion
79
80    USE averaging,                                                             &
81        ONLY:  e_av, ghf_av, lpt_av, lwp_av, ol_av, p_av, pc_av, pr_av, pt_av, &
82               q_av, ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qsurf_av, qsws_av,     &
83               qv_av, r_a_av, s_av, shf_av, ssurf_av,                          &
84               ssws_av, ts_av, tsurf_av, u_av,                                 &
85               us_av, v_av, vpt_av, w_av, z0_av, z0h_av, z0q_av
86
87    USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
88        ONLY:  c_p, lv_d_cp, l_v
89
90    USE bulk_cloud_model_mod,                                                  &
91        ONLY:  bulk_cloud_model
92
93    USE control_parameters,                                                    &
94        ONLY:  average_count_3d, doav, doav_n, rho_surface, urban_surface,     &
95               varnamelength
96
97    USE cpulog,                                                                &
98        ONLY:  cpu_log, log_point
99
100    USE indices,                                                               &
101        ONLY:  nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt,           &
102               topo_top_ind
103
104    USE kinds
105
106    USE module_interface,                                                      &
107        ONLY:  module_interface_3d_data_averaging
108
109    USE particle_attributes,                                                   &
110        ONLY:  grid_particles, number_of_particles, particles, prt_count
111
112    USE surface_mod,                                                           &
113        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win,                       &
114               surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
115
116    USE urban_surface_mod,                                                     &
117        ONLY:  usm_3d_data_averaging
118
119
120    IMPLICIT NONE
121
122    LOGICAL      ::  match_def !< flag indicating default-type surface
123    LOGICAL      ::  match_lsm !< flag indicating natural-type surface
124    LOGICAL      ::  match_usm !< flag indicating urban-type surface
125   
126    INTEGER(iwp) ::  i   !< grid index x direction
127    INTEGER(iwp) ::  ii  !< running index
128    INTEGER(iwp) ::  j   !< grid index y direction
129    INTEGER(iwp) ::  k   !< grid index x direction
130    INTEGER(iwp) ::  m   !< running index over surfacle elements
131    INTEGER(iwp) ::  n   !< running index over number of particles per grid box
132
133    REAL(wp)     ::  mean_r !< mean-particle radius witin grid box
134    REAL(wp)     ::  s_r2   !< mean-particle radius witin grid box to the power of two
135    REAL(wp)     ::  s_r3   !< mean-particle radius witin grid box to the power of three
136
137    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
138
139
140    CALL cpu_log (log_point(34),'sum_up_3d_data','start')
141
142!
143!-- Allocate and initialize the summation arrays if called for the very first
144!-- time or the first time after average_3d_data has been called
145!-- (some or all of the arrays may have been already allocated
146!-- in rrd_local)
147    IF ( average_count_3d == 0 )  THEN
148
149       DO  ii = 1, doav_n
150
151          trimvar = TRIM( doav(ii) )
152
153          SELECT CASE ( trimvar )
154
155             CASE ( 'ghf*' )
156                IF ( .NOT. ALLOCATED( ghf_av ) )  THEN
157                   ALLOCATE( ghf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
158                ENDIF
159                ghf_av = 0.0_wp
160
161             CASE ( 'e' )
162                IF ( .NOT. ALLOCATED( e_av ) )  THEN
163                   ALLOCATE( e_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
164                ENDIF
165                e_av = 0.0_wp
166
167             CASE ( 'thetal' )
168                IF ( .NOT. ALLOCATED( lpt_av ) )  THEN
169                   ALLOCATE( lpt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
170                ENDIF
171                lpt_av = 0.0_wp
172
173             CASE ( 'lwp*' )
174                IF ( .NOT. ALLOCATED( lwp_av ) )  THEN
175                   ALLOCATE( lwp_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
176                ENDIF
177                lwp_av = 0.0_wp
178
179             CASE ( 'ol*' )
180                IF ( .NOT. ALLOCATED( ol_av ) )  THEN
181                   ALLOCATE( ol_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
182                ENDIF
183                ol_av = 0.0_wp
184
185             CASE ( 'p' )
186                IF ( .NOT. ALLOCATED( p_av ) )  THEN
187                   ALLOCATE( p_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
188                ENDIF
189                p_av = 0.0_wp
190
191             CASE ( 'pc' )
192                IF ( .NOT. ALLOCATED( pc_av ) )  THEN
193                   ALLOCATE( pc_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
194                ENDIF
195                pc_av = 0.0_wp
196
197             CASE ( 'pr' )
198                IF ( .NOT. ALLOCATED( pr_av ) )  THEN
199                   ALLOCATE( pr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
200                ENDIF
201                pr_av = 0.0_wp
202
203             CASE ( 'theta' )
204                IF ( .NOT. ALLOCATED( pt_av ) )  THEN
205                   ALLOCATE( pt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
206                ENDIF
207                pt_av = 0.0_wp
208
209             CASE ( 'q' )
210                IF ( .NOT. ALLOCATED( q_av ) )  THEN
211                   ALLOCATE( q_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
212                ENDIF
213                q_av = 0.0_wp
214
215             CASE ( 'ql' )
216                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_av ) )  THEN
217                   ALLOCATE( ql_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
218                ENDIF
219                ql_av = 0.0_wp
220
221             CASE ( 'ql_c' )
222                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_c_av ) )  THEN
223                   ALLOCATE( ql_c_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
224                ENDIF
225                ql_c_av = 0.0_wp
226
227             CASE ( 'ql_v' )
228                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_v_av ) )  THEN
229                   ALLOCATE( ql_v_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
230                ENDIF
231                ql_v_av = 0.0_wp
232
233             CASE ( 'ql_vp' )
234                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_vp_av ) )  THEN
235                   ALLOCATE( ql_vp_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
236                ENDIF
237                ql_vp_av = 0.0_wp
238
239             CASE ( 'qsurf*' )
240                IF ( .NOT. ALLOCATED( qsurf_av ) )  THEN
241                   ALLOCATE( qsurf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
242                ENDIF
243                qsurf_av = 0.0_wp
244
245             CASE ( 'qsws*' )
246                IF ( .NOT. ALLOCATED( qsws_av ) )  THEN
247                   ALLOCATE( qsws_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
248                ENDIF
249                qsws_av = 0.0_wp
250
251             CASE ( 'qv' )
252                IF ( .NOT. ALLOCATED( qv_av ) )  THEN
253                   ALLOCATE( qv_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
254                ENDIF
255                qv_av = 0.0_wp
256
257             CASE ( 'r_a*' )
258                IF ( .NOT. ALLOCATED( r_a_av ) )  THEN
259                   ALLOCATE( r_a_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
260                ENDIF
261                r_a_av = 0.0_wp
262
263             CASE ( 's' )
264                IF ( .NOT. ALLOCATED( s_av ) )  THEN
265                   ALLOCATE( s_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
266                ENDIF
267                s_av = 0.0_wp
268
269             CASE ( 'shf*' )
270                IF ( .NOT. ALLOCATED( shf_av ) )  THEN
271                   ALLOCATE( shf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
272                ENDIF
273                shf_av = 0.0_wp
274
275             CASE ( 'ssurf*' )
276                IF ( .NOT. ALLOCATED( ssurf_av ) )  THEN
277                   ALLOCATE( ssurf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
278                ENDIF
279                ssurf_av = 0.0_wp
280
281             CASE ( 'ssws*' )
282                IF ( .NOT. ALLOCATED( ssws_av ) )  THEN
283                   ALLOCATE( ssws_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
284                ENDIF
285                ssws_av = 0.0_wp               
286
287             CASE ( 't*' )
288                IF ( .NOT. ALLOCATED( ts_av ) )  THEN
289                   ALLOCATE( ts_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
290                ENDIF
291                ts_av = 0.0_wp
292
293             CASE ( 'tsurf*' )
294                IF ( .NOT. ALLOCATED( tsurf_av ) )  THEN
295                   ALLOCATE( tsurf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
296                ENDIF
297                tsurf_av = 0.0_wp
298
299             CASE ( 'u' )
300                IF ( .NOT. ALLOCATED( u_av ) )  THEN
301                   ALLOCATE( u_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
302                ENDIF
303                u_av = 0.0_wp
304
305             CASE ( 'us*' )
306                IF ( .NOT. ALLOCATED( us_av ) )  THEN
307                   ALLOCATE( us_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
308                ENDIF
309                us_av = 0.0_wp
310
311             CASE ( 'v' )
312                IF ( .NOT. ALLOCATED( v_av ) )  THEN
313                   ALLOCATE( v_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
314                ENDIF
315                v_av = 0.0_wp
316
317             CASE ( 'thetav' )
318                IF ( .NOT. ALLOCATED( vpt_av ) )  THEN
319                   ALLOCATE( vpt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
320                ENDIF
321                vpt_av = 0.0_wp
322
323             CASE ( 'w' )
324                IF ( .NOT. ALLOCATED( w_av ) )  THEN
325                   ALLOCATE( w_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
326                ENDIF
327                w_av = 0.0_wp
328
329             CASE ( 'z0*' )
330                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0_av ) )  THEN
331                   ALLOCATE( z0_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
332                ENDIF
333                z0_av = 0.0_wp
334
335             CASE ( 'z0h*' )
336                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0h_av ) )  THEN
337                   ALLOCATE( z0h_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
338                ENDIF
339                z0h_av = 0.0_wp
340
341             CASE ( 'z0q*' )
342                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0q_av ) )  THEN
343                   ALLOCATE( z0q_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
344                ENDIF
345                z0q_av = 0.0_wp
346
347
348             CASE DEFAULT
349
350!
351!--             Allocating and initializing data arrays for all other modules
352                CALL module_interface_3d_data_averaging( 'allocate', trimvar )
353
354
355          END SELECT
356
357       ENDDO
358
359    ENDIF
360
361!
362!-- Loop of all variables to be averaged.
363    DO  ii = 1, doav_n
364
365       trimvar = TRIM( doav(ii) )
366!
367!--    Store the array chosen on the temporary array.
368       SELECT CASE ( trimvar )
369
370          CASE ( 'ghf*' )
371             IF ( ALLOCATED( ghf_av ) ) THEN
372                DO  i = nxl, nxr
373                   DO  j = nys, nyn
374!
375!--                   Check whether grid point is a natural- or urban-type
376!--                   surface.
377                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
378                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
379                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
380                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
381!
382!--                   In order to avoid double-counting of surface properties,
383!--                   always assume that natural-type surfaces are below urban-
384!--                   type surfaces, e.g. in case of bridges.
385!--                   Further, take only the last suface element, i.e. the
386!--                   uppermost surface which would be visible from above
387                      IF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
388                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
389                         ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i) +                           &
390                                         surf_lsm_h%ghf(m)
391                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
392                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
393                         ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i) +                           &
394                                         surf_usm_h%frac(m,ind_veg_wall)  *    &
395                                         surf_usm_h%wghf_eb(m)        +        &
396                                         surf_usm_h%frac(m,ind_pav_green) *    &
397                                         surf_usm_h%wghf_eb_green(m)  +        &
398                                         surf_usm_h%frac(m,ind_wat_win)   *    &
399                                         surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
400                      ENDIF
401                   ENDDO
402                ENDDO
403             ENDIF
404
405          CASE ( 'e' )
406             IF ( ALLOCATED( e_av ) ) THEN
407                DO  i = nxlg, nxrg
408                   DO  j = nysg, nyng
409                      DO  k = nzb, nzt+1
410                         e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) + e(k,j,i)
411                      ENDDO
412                   ENDDO
413                ENDDO
414             ENDIF
415
416          CASE ( 'thetal' )
417             IF ( ALLOCATED( lpt_av ) ) THEN
418                DO  i = nxlg, nxrg
419                   DO  j = nysg, nyng
420                      DO  k = nzb, nzt+1
421                         lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) + pt(k,j,i)
422                      ENDDO
423                   ENDDO
424                ENDDO
425             ENDIF
426
427          CASE ( 'lwp*' )
428             IF ( ALLOCATED( lwp_av ) ) THEN
429                DO  i = nxlg, nxrg
430                   DO  j = nysg, nyng
431                      lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) + SUM( ql(nzb:nzt,j,i)            &
432                                                  * dzw(1:nzt+1) ) * rho_surface
433                   ENDDO
434                ENDDO
435             ENDIF
436
437          CASE ( 'ol*' )
438             IF ( ALLOCATED( ol_av ) ) THEN
439                DO  i = nxl, nxr
440                   DO  j = nys, nyn
441                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
442                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
443                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
444                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
445                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
446                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
447
448                      IF ( match_def )  THEN
449                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
450                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) +                             &
451                                         surf_def_h(0)%ol(m)
452                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
453                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
454                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) +                             &
455                                         surf_lsm_h%ol(m)
456                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
457                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
458                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) +                             &
459                                         surf_usm_h%ol(m)
460                      ENDIF
461                   ENDDO
462                ENDDO
463             ENDIF
464
465          CASE ( 'p' )
466             IF ( ALLOCATED( p_av ) ) THEN
467                DO  i = nxlg, nxrg
468                   DO  j = nysg, nyng
469                      DO  k = nzb, nzt+1
470                         p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) + p(k,j,i)
471                      ENDDO
472                   ENDDO
473                ENDDO
474             ENDIF
475
476          CASE ( 'pc' )
477             IF ( ALLOCATED( pc_av ) ) THEN
478                DO  i = nxl, nxr
479                   DO  j = nys, nyn
480                      DO  k = nzb, nzt+1
481                         pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) + prt_count(k,j,i)
482                      ENDDO
483                   ENDDO
484                ENDDO
485             ENDIF
486
487          CASE ( 'pr' )
488             IF ( ALLOCATED( pr_av ) ) THEN
489                DO  i = nxl, nxr
490                   DO  j = nys, nyn
491                      DO  k = nzb, nzt+1
492                         number_of_particles = prt_count(k,j,i)
493                         IF ( number_of_particles <= 0 )  CYCLE
494                         particles =>                                          &
495                         grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
496                         s_r2 = 0.0_wp
497                         s_r3 = 0.0_wp
498
499                         DO  n = 1, number_of_particles
500                            IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN
501                               s_r2 = s_r2 + particles(n)%radius**2 *          &
502                                   particles(n)%weight_factor
503                               s_r3 = s_r3 + particles(n)%radius**3 *          &
504                                   particles(n)%weight_factor
505                            ENDIF
506                         ENDDO
507
508                         IF ( s_r2 > 0.0_wp )  THEN
509                            mean_r = s_r3 / s_r2
510                         ELSE
511                            mean_r = 0.0_wp
512                         ENDIF
513                         pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) + mean_r
514                      ENDDO
515                   ENDDO
516                ENDDO
517             ENDIF
518
519          CASE ( 'theta' )
520             IF ( ALLOCATED( pt_av ) ) THEN
521                IF ( .NOT. bulk_cloud_model ) THEN
522                DO  i = nxlg, nxrg
523                   DO  j = nysg, nyng
524                      DO  k = nzb, nzt+1
525                            pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) + pt(k,j,i)
526                         ENDDO
527                      ENDDO
528                   ENDDO
529                ELSE
530                DO  i = nxlg, nxrg
531                   DO  j = nysg, nyng
532                      DO  k = nzb, nzt+1
533                            pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) + pt(k,j,i) + lv_d_cp * &
534                                                          d_exner(k) * ql(k,j,i)
535                         ENDDO
536                      ENDDO
537                   ENDDO
538                ENDIF
539             ENDIF
540
541          CASE ( 'q' )
542             IF ( ALLOCATED( q_av ) ) THEN
543                DO  i = nxlg, nxrg
544                   DO  j = nysg, nyng
545                      DO  k = nzb, nzt+1
546                         q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) + q(k,j,i)
547                      ENDDO
548                   ENDDO
549                ENDDO
550             ENDIF
551
552          CASE ( 'ql' )
553             IF ( ALLOCATED( ql_av ) ) THEN
554                DO  i = nxlg, nxrg
555                   DO  j = nysg, nyng
556                      DO  k = nzb, nzt+1
557                         ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) + ql(k,j,i)
558                      ENDDO
559                   ENDDO
560                ENDDO
561             ENDIF
562
563          CASE ( 'ql_c' )
564             IF ( ALLOCATED( ql_c_av ) ) THEN
565                DO  i = nxlg, nxrg
566                   DO  j = nysg, nyng
567                      DO  k = nzb, nzt+1
568                         ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) + ql_c(k,j,i)
569                      ENDDO
570                   ENDDO
571                ENDDO
572             ENDIF
573
574          CASE ( 'ql_v' )
575             IF ( ALLOCATED( ql_v_av ) ) THEN
576                DO  i = nxlg, nxrg
577                   DO  j = nysg, nyng
578                      DO  k = nzb, nzt+1
579                         ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) + ql_v(k,j,i)
580                      ENDDO
581                   ENDDO
582                ENDDO
583             ENDIF
584
585          CASE ( 'ql_vp' )
586             IF ( ALLOCATED( ql_vp_av ) ) THEN
587                DO  i = nxl, nxr
588                   DO  j = nys, nyn
589                      DO  k = nzb, nzt+1
590                         number_of_particles = prt_count(k,j,i)
591                         IF ( number_of_particles <= 0 )  CYCLE
592                         particles =>                                          & 
593                         grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
594                         DO  n = 1, number_of_particles
595                            IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN
596                               ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) + &
597                                                 particles(n)%weight_factor /  &
598                                                 number_of_particles
599                            ENDIF
600                         ENDDO
601                      ENDDO
602                   ENDDO
603                ENDDO
604             ENDIF
605
606          CASE ( 'qsurf*' )
607             IF ( ALLOCATED( qsurf_av ) ) THEN
608                DO  i = nxl, nxr
609                   DO  j = nys, nyn
610                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
611                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
612                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
613                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
614                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
615                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
616
617                      IF ( match_def )  THEN
618                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
619                         qsurf_av(j,i) = qsurf_av(j,i) +                       &
620                                         surf_def_h(0)%q_surface(m)
621                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
622                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
623                         qsurf_av(j,i) = qsurf_av(j,i) +                       &
624                                         surf_lsm_h%q_surface(m)
625                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
626                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
627                         qsurf_av(j,i) = qsurf_av(j,i) +                       &
628                                         surf_usm_h%q_surface(m)
629                      ENDIF
630                   ENDDO
631                ENDDO
632             ENDIF
633
634          CASE ( 'qsws*' )
635!
636!--          In case of default surfaces, clean-up flux by density.
637!--          In case of land- and urban-surfaces, convert fluxes into
638!--          dynamic units.
639!--          Question (maronga): are the .NOT. statements really required?
640             IF ( ALLOCATED( qsws_av ) ) THEN
641                DO  i = nxl, nxr
642                   DO  j = nys, nyn
643                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
644                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
645                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
646                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
647                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
648                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
649
650                      IF ( match_def )  THEN
651                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
652                         qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) +                         &
653                                         surf_def_h(0)%qsws(m) *               &
654                                         waterflux_output_conversion(nzb)
655                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
656                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
657                         qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) +                         &
658                                         surf_lsm_h%qsws(m) * l_v
659                      ELSEIF ( match_usm  .AND.  .NOT. match_lsm )  THEN
660                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
661                         qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) +                         &
662                                         surf_usm_h%qsws(m) * l_v
663                      ENDIF
664                   ENDDO
665                ENDDO
666             ENDIF
667
668          CASE ( 'qv' )
669             IF ( ALLOCATED( qv_av ) ) THEN
670                DO  i = nxlg, nxrg
671                   DO  j = nysg, nyng
672                      DO  k = nzb, nzt+1
673                         qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) + q(k,j,i) - ql(k,j,i)
674                      ENDDO
675                   ENDDO
676                ENDDO
677             ENDIF
678
679          CASE ( 'r_a*' )
680             IF ( ALLOCATED( r_a_av ) ) THEN
681                DO  i = nxl, nxr
682                   DO  j = nys, nyn
683                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
684                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
685                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
686                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
687
688                      IF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
689                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
690                         r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) +                           &
691                                         surf_lsm_h%r_a(m)
692                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
693                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
694                         r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) +                           &
695                                         surf_usm_h%frac(m,ind_veg_wall)  *    &
696                                         surf_usm_h%r_a(m)       +             & 
697                                         surf_usm_h%frac(m,ind_pav_green) *    &
698                                         surf_usm_h%r_a_green(m) +             & 
699                                         surf_usm_h%frac(m,ind_wat_win)   *    &
700                                         surf_usm_h%r_a_window(m)
701                      ENDIF
702                   ENDDO
703                ENDDO
704             ENDIF
705
706          CASE ( 's' )
707             IF ( ALLOCATED( s_av ) ) THEN
708                DO  i = nxlg, nxrg
709                   DO  j = nysg, nyng
710                      DO  k = nzb, nzt+1
711                         s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) + s(k,j,i)
712                      ENDDO
713                   ENDDO
714                ENDDO
715             ENDIF
716
717          CASE ( 'shf*' )
718!
719!--          In case of default surfaces, clean-up flux by density.
720!--          In case of land- and urban-surfaces, convert fluxes into
721!--          dynamic units.
722             IF ( ALLOCATED( shf_av ) ) THEN
723                DO  i = nxl, nxr
724                   DO  j = nys, nyn
725                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
726                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
727                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
728                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
729                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
730                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
731
732                      IF ( match_def )  THEN
733                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
734                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) +                           &
735                                         surf_def_h(0)%shf(m)  *               &
736                                         heatflux_output_conversion(nzb)
737                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
738                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
739                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) +                           &
740                                         surf_lsm_h%shf(m) * c_p
741                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
742                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
743                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) +                           &
744                                         surf_usm_h%shf(m) * c_p
745                      ENDIF
746                   ENDDO
747                ENDDO
748             ENDIF
749
750          CASE ( 'ssurf*' )
751             IF ( ALLOCATED( ssurf_av ) ) THEN
752                DO  i = nxl, nxr
753                   DO  j = nys, nyn
754                      k = topo_top_ind(j,i,0)
755                      ssurf_av(j,i) = ssurf_av(j,i) + s(k,j,i)
756                   ENDDO
757                ENDDO
758             ENDIF
759
760          CASE ( 'ssws*' )
761             IF ( ALLOCATED( ssws_av ) ) THEN
762                DO  i = nxl, nxr
763                   DO  j = nys, nyn
764                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
765                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
766                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
767                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
768                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
769                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
770
771                      IF ( match_def )  THEN
772                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
773                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) +                         &
774                                         surf_def_h(0)%ssws(m)
775                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
776                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
777                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) +                         &
778                                         surf_lsm_h%ssws(m)
779                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
780                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
781                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) +                         &
782                                         surf_usm_h%ssws(m)
783                      ENDIF
784                   ENDDO
785                ENDDO
786             ENDIF
787
788          CASE ( 't*' )
789             IF ( ALLOCATED( ts_av ) ) THEN
790                DO  i = nxl, nxr
791                   DO  j = nys, nyn
792                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
793                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
794                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
795                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
796                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
797                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
798
799                      IF ( match_def )  THEN
800                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
801                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) +                             &
802                                         surf_def_h(0)%ts(m)
803                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
804                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
805                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) +                             &
806                                         surf_lsm_h%ts(m)
807                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
808                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
809                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) +                             &
810                                         surf_usm_h%ts(m)
811                      ENDIF
812                   ENDDO
813                ENDDO
814             ENDIF
815
816          CASE ( 'tsurf*' )
817             IF ( ALLOCATED( tsurf_av ) ) THEN   
818                DO  i = nxl, nxr
819                   DO  j = nys, nyn
820                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
821                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
822                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
823                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
824                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
825                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
826
827                      IF ( match_def )  THEN
828                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
829                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) +                       &
830                                         surf_def_h(0)%pt_surface(m)
831                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
832                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
833                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) +                       &
834                                         surf_lsm_h%pt_surface(m)
835                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
836                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
837                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) +                       &
838                                         surf_usm_h%pt_surface(m)
839                      ENDIF
840                   ENDDO
841                ENDDO
842             ENDIF
843
844          CASE ( 'u' )
845             IF ( ALLOCATED( u_av ) ) THEN
846                DO  i = nxlg, nxrg
847                   DO  j = nysg, nyng
848                      DO  k = nzb, nzt+1
849                         u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) + u(k,j,i)
850                      ENDDO
851                   ENDDO
852                ENDDO
853             ENDIF
854
855          CASE ( 'us*' )
856             IF ( ALLOCATED( us_av ) ) THEN   
857                DO  i = nxl, nxr
858                   DO  j = nys, nyn
859                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
860                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
861                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
862                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
863                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
864                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
865
866                      IF ( match_def )  THEN
867                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
868                         us_av(j,i) = us_av(j,i) +                             &
869                                         surf_def_h(0)%us(m)
870                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
871                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
872                         us_av(j,i) = us_av(j,i) +                             &
873                                         surf_lsm_h%us(m)
874                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
875                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
876                         us_av(j,i) = us_av(j,i) +                             &
877                                         surf_usm_h%us(m)
878                      ENDIF
879                   ENDDO
880                ENDDO
881             ENDIF
882
883          CASE ( 'v' )
884             IF ( ALLOCATED( v_av ) ) THEN
885                DO  i = nxlg, nxrg
886                   DO  j = nysg, nyng
887                      DO  k = nzb, nzt+1
888                         v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) + v(k,j,i)
889                      ENDDO
890                   ENDDO
891                ENDDO
892             ENDIF
893
894          CASE ( 'thetav' )
895             IF ( ALLOCATED( vpt_av ) ) THEN
896                DO  i = nxlg, nxrg
897                   DO  j = nysg, nyng
898                      DO  k = nzb, nzt+1
899                         vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) + vpt(k,j,i)
900                      ENDDO
901                   ENDDO
902                ENDDO
903             ENDIF
904
905          CASE ( 'w' )
906             IF ( ALLOCATED( w_av ) ) THEN
907                DO  i = nxlg, nxrg
908                   DO  j = nysg, nyng
909                      DO  k = nzb, nzt+1
910                         w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) + w(k,j,i)
911                      ENDDO
912                   ENDDO
913                ENDDO
914             ENDIF
915
916          CASE ( 'z0*' )
917             IF ( ALLOCATED( z0_av ) ) THEN
918                DO  i = nxl, nxr
919                   DO  j = nys, nyn
920                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
921                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
922                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
923                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
924                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
925                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
926
927                      IF ( match_def )  THEN
928                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
929                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) +                             &
930                                         surf_def_h(0)%z0(m)
931                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
932                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
933                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) +                             &
934                                         surf_lsm_h%z0(m)
935                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
936                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
937                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) +                             &
938                                         surf_usm_h%z0(m)
939                      ENDIF
940                   ENDDO
941                ENDDO   
942             ENDIF
943
944          CASE ( 'z0h*' )
945             IF ( ALLOCATED( z0h_av ) ) THEN
946                DO  i = nxl, nxr
947                   DO  j = nys, nyn
948                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
949                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
950                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
951                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
952                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
953                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
954
955                      IF ( match_def )  THEN
956                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
957                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) +                           &
958                                         surf_def_h(0)%z0h(m)
959                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
960                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
961                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) +                           &
962                                         surf_lsm_h%z0h(m)
963                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
964                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
965                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) +                           &
966                                         surf_usm_h%z0h(m)
967                      ENDIF
968                   ENDDO
969                ENDDO
970             ENDIF
971   
972          CASE ( 'z0q*' )
973             IF ( ALLOCATED( z0q_av ) ) THEN
974                DO  i = nxl, nxr
975                   DO  j = nys, nyn
976                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
977                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
978                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
979                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
980                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
981                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
982
983                      IF ( match_def )  THEN
984                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
985                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) +                           &
986                                         surf_def_h(0)%z0q(m)
987                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
988                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
989                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) +                           &
990                                         surf_lsm_h%z0q(m)
991                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
992                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
993                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) +                           &
994                                         surf_usm_h%z0q(m)
995                      ENDIF
996                   ENDDO
997                ENDDO
998             ENDIF
999
1000          CASE DEFAULT
1001
1002!--          In case of urban surface variables it should be always checked
1003!--          if respective arrays are allocated, at least in case of a restart
1004!--          run, as averaged usm arrays are not read from file at the moment.
1005             IF ( urban_surface )  THEN
1006                CALL usm_3d_data_averaging( 'allocate', trimvar )
1007             ENDIF
1008
1009!
1010!--          Summing up data from all other modules
1011             CALL module_interface_3d_data_averaging( 'sum', trimvar )
1012
1013
1014       END SELECT
1015
1016    ENDDO
1017
1018    CALL cpu_log( log_point(34), 'sum_up_3d_data', 'stop' )
1019
1020
1021 END SUBROUTINE sum_up_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.