source: palm/trunk/SOURCE/sum_up_3d_data.f90 @ 3655

Last change on this file since 3655 was 3655, checked in by knoop, 3 years ago

Bugfix: made "unit" and "found" intend INOUT in module interface subroutines + automatic copyright update

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 44.0 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 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: sum_up_3d_data.f90 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop $
27! Implementation of the PALM module interface
28!
29! 3597 2018-12-04 08:40:18Z maronga
30! Added output of theta_2m
31!
32! 3589 2018-11-30 15:09:51Z suehring
33! Move the control parameter "salsa" from salsa_mod to control_parameters
34! (M. Kurppa)
35!
36! 3582 2018-11-29 19:16:36Z suehring
37! dom_dwd_user, Schrempf:
38! Remove CALLs to uv exposure model, this is now part of biometeorology_mod
39!
40! 3553 2018-11-22 10:30:48Z suehring
41! variables documented
42!
43! 3552 2018-11-22 10:28:35Z suehring
44! Changes related to clean-up of biometeorology (dom_dwd_user)
45!
46! 3467 2018-10-30 19:05:21Z suehring
47! Implementation of a new aerosol module salsa.
48!
49! 3448 2018-10-29 18:14:31Z kanani
50! Adjustment of biometeorology calls
51!
52! 3421 2018-10-24 18:39:32Z gronemeier
53! Renamed output variables
54!
55! 3337 2018-10-12 15:17:09Z kanani
56! (from branch resler)
57! Add biometeorology,
58! fix chemistry output call,
59! move usm calls
60!
61! 3294 2018-10-01 02:37:10Z raasch
62! changes concerning modularization of ocean option
63!
64! 3291 2018-09-28 11:33:03Z scharf
65! corrected previous commit for 3D topography
66!
67! 3285 2018-09-27 17:16:52Z scharf
68! bugfix for shf_av and qsws_av
69!
70! 3274 2018-09-24 15:42:55Z knoop
71! Modularization of all bulk cloud physics code components
72!
73! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
74! unused variables removed
75!
76! 3176 2018-07-26 17:12:48Z suehring
77! Remove output of latent heat flux at urban-surfaces and set fill values
78! instead
79!
80! 3173 2018-07-26 12:55:23Z suehring
81! Bugfix for last commit
82!
83! 3170 2018-07-25 15:19:37Z suehring
84! Revise output of surface quantities in case of overhanging structures
85!
86! 3151 2018-07-19 08:45:38Z raasch
87! Remaining preprocessor directive __chem removed
88!
89! 3004 2018-04-27 12:33:25Z Giersch
90! prr field added to ONLY-list, prr* case/pr* case/precipitation_rate_av
91! removed, further allocation checks implemented
92!
93! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
94! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
95! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
96!
97! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
98! Changed comment
99!
100! 2817 2018-02-19 16:32:21Z suehring
101! Preliminary gust module interface implemented
102!
103! 2798 2018-02-09 17:16:39Z suehring
104! Consider also default-type surfaces for surface temperature output.
105!
106! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
107! Enable output of ground-heat flux also at urban surfaces.
108!
109! 2790 2018-02-06 11:57:19Z suehring
110! Bugfix in summation of surface sensible and latent heat flux
111!
112! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
113! Removed preprocessor directive __chem
114!
115! 2743 2018-01-12 16:03:39Z suehring
116! In case of natural- and urban-type surfaces output surfaces fluxes in W/m2.
117!
118! 2742 2018-01-12 14:59:47Z suehring
119! Enable output of surface temperature
120!
121! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
122! output of r_a moved from land-surface to consider also urban-type surfaces
123!
124! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
125! Corrected "Former revisions" section
126!
127! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
128! - Change in file header (GPL part)
129! - Implementation of uv exposure model (FK)
130! - output of diss_av, kh_av, km_av (turbulence_closure_mod) (TG)
131! - Implementation of chemistry module (FK)
132! - Workaround for sum-up usm arrays in case of restart runs, to avoid program
133!   crash (MS)
134!
135! 2292 2017-06-20 09:51:42Z schwenkel
136! Implementation of new microphysic scheme: cloud_scheme = 'morrison'
137! includes two more prognostic equations for cloud drop concentration (nc) 
138! and cloud water content (qc).
139!
140! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
141!
142! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
143! Adjustments to new surface concept
144!
145! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
146! renamed variable rho to rho_ocean and rho_av to rho_ocean_av
147!
148! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
149! Added missing CASE for ssws*
150!
151! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
152! Flag urban_surface is now defined in module control_parameters,
153! changed prefix for urban surface model output to "usm_",
154! introduced control parameter varnamelength for LEN of trimvar.
155!
156! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
157! Added support for new urban surface model (temporary modifications of
158! SELECT CASE ( ) necessary, see variable trimvar),
159! added comments in variable declaration section
160!
161! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
162! Forced header and separation lines into 80 columns
163!
164! 1992 2016-08-12 15:14:59Z suehring
165! Bugfix in summation of passive scalar
166!
167! 1976 2016-07-27 13:28:04Z maronga
168! Radiation actions are now done directly in the respective module
169!
170! 1972 2016-07-26 07:52:02Z maronga
171! Land surface actions are now done directly in the respective module
172!
173! 1960 2016-07-12 16:34:24Z suehring
174! Scalar surface flux added
175!
176! 1949 2016-06-17 07:19:16Z maronga
177! Bugfix: calculation of lai_av, c_veg_av and c_liq_av.
178!
179! 1849 2016-04-08 11:33:18Z hoffmann
180! precipitation_rate moved to arrays_3d
181!
182! 1788 2016-03-10 11:01:04Z maronga
183! Added z0q and z0q_av
184!
185! 1693 2015-10-27 08:35:45Z maronga
186! Last revision text corrected
187!
188! 1691 2015-10-26 16:17:44Z maronga
189! Added output of Obukhov length and radiative heating rates for RRTMG.
190! Corrected output of liquid water path.
191!
192! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
193! Code annotations made doxygen readable
194!
195! 1585 2015-04-30 07:05:52Z maronga
196! Adapted for RRTMG
197!
198! 1555 2015-03-04 17:44:27Z maronga
199! Added output of r_a and r_s
200!
201! 1551 2015-03-03 14:18:16Z maronga
202! Added support for land surface model and radiation model data.
203!
204! 1359 2014-04-11 17:15:14Z hoffmann
205! New particle structure integrated.
206!
207! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
208! REAL constants provided with KIND-attribute
209!
210! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
211! ONLY-attribute added to USE-statements,
212! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
213! kinds are defined in new module kinds,
214! old module precision_kind is removed,
215! revision history before 2012 removed,
216! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
217! all variable declaration statements
218!
219! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
220! barrier argument removed from cpu_log,
221! module interfaces removed
222!
223! 1115 2013-03-26 18:16:16Z hoffmann
224! ql is calculated by calc_liquid_water_content
225!
226! 1053 2012-11-13 17:11:03Z hoffmann
227! +nr, prr, qr
228!
229! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
230! code put under GPL (PALM 3.9)
231!
232! 1007 2012-09-19 14:30:36Z franke
233! Bugfix in calculation of ql_vp
234!
235! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
236! +z0h*
237!
238! Revision 1.1  2006/02/23 12:55:23  raasch
239! Initial revision
240!
241!
242! Description:
243! ------------
244!> Sum-up the values of 3d-arrays. The real averaging is later done in routine
245!> average_3d_data.
246!------------------------------------------------------------------------------!
247 SUBROUTINE sum_up_3d_data
248 
249
250    USE arrays_3d,                                                             &
251        ONLY:  dzw, d_exner, e, heatflux_output_conversion, nc, nr, p, prr,    &
252               pt, q, qc, ql, ql_c, ql_v, qr, s, u, v, vpt, w,                 &
253               waterflux_output_conversion
254
255    USE averaging,                                                             &
256        ONLY:  e_av, ghf_av, lpt_av, lwp_av, ol_av, p_av, pc_av, pr_av, pt_av, &
257               pt_2m_av, q_av, ql_av, ql_c_av, ql_v_av, ql_vp_av, qsws_av,     &
258               qv_av, r_a_av, s_av, shf_av, ssws_av, ts_av, tsurf_av, u_av,    &
259               us_av, v_av, vpt_av, w_av, z0_av, z0h_av, z0q_av
260
261    USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
262        ONLY:  c_p, lv_d_cp, l_v
263
264    USE bulk_cloud_model_mod,                                                  &
265        ONLY:  bulk_cloud_model
266
267    USE control_parameters,                                                    &
268        ONLY:  average_count_3d, doav, doav_n, rho_surface, urban_surface,     &
269               varnamelength
270
271    USE cpulog,                                                                &
272        ONLY:  cpu_log, log_point
273
274    USE indices,                                                               &
275        ONLY:  nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys, nysg, nzb, nzt
276
277    USE kinds
278
279    USE module_interface,                                                      &
280        ONLY:  module_interface_3d_data_averaging
281
282    USE particle_attributes,                                                   &
283        ONLY:  grid_particles, number_of_particles, particles, prt_count
284
285    USE surface_mod,                                                           &
286        ONLY:  ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win,                       &
287               surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
288
289    USE turbulence_closure_mod,                                                &
290        ONLY:  tcm_3d_data_averaging
291
292    USE urban_surface_mod,                                                     &
293        ONLY:  usm_3d_data_averaging
294
295
296    IMPLICIT NONE
297
298    LOGICAL      ::  match_def !< flag indicating default-type surface
299    LOGICAL      ::  match_lsm !< flag indicating natural-type surface
300    LOGICAL      ::  match_usm !< flag indicating urban-type surface
301   
302    INTEGER(iwp) ::  i   !< grid index x direction
303    INTEGER(iwp) ::  ii  !< running index
304    INTEGER(iwp) ::  j   !< grid index y direction
305    INTEGER(iwp) ::  k   !< grid index x direction
306    INTEGER(iwp) ::  m   !< running index over surfacle elements
307    INTEGER(iwp) ::  n   !< running index over number of particles per grid box
308
309    REAL(wp)     ::  mean_r !< mean-particle radius witin grid box
310    REAL(wp)     ::  s_r2   !< mean-particle radius witin grid box to the power of two
311    REAL(wp)     ::  s_r3   !< mean-particle radius witin grid box to the power of three
312
313    CHARACTER (LEN=varnamelength) ::  trimvar  !< TRIM of output-variable string
314
315
316    CALL cpu_log (log_point(34),'sum_up_3d_data','start')
317
318!
319!-- Allocate and initialize the summation arrays if called for the very first
320!-- time or the first time after average_3d_data has been called
321!-- (some or all of the arrays may have been already allocated
322!-- in rrd_local)
323    IF ( average_count_3d == 0 )  THEN
324
325       DO  ii = 1, doav_n
326
327          trimvar = TRIM( doav(ii) )
328
329          SELECT CASE ( trimvar )
330
331             CASE ( 'ghf*' )
332                IF ( .NOT. ALLOCATED( ghf_av ) )  THEN
333                   ALLOCATE( ghf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
334                ENDIF
335                ghf_av = 0.0_wp
336
337             CASE ( 'e' )
338                IF ( .NOT. ALLOCATED( e_av ) )  THEN
339                   ALLOCATE( e_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
340                ENDIF
341                e_av = 0.0_wp
342
343             CASE ( 'thetal' )
344                IF ( .NOT. ALLOCATED( lpt_av ) )  THEN
345                   ALLOCATE( lpt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
346                ENDIF
347                lpt_av = 0.0_wp
348
349             CASE ( 'lwp*' )
350                IF ( .NOT. ALLOCATED( lwp_av ) )  THEN
351                   ALLOCATE( lwp_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
352                ENDIF
353                lwp_av = 0.0_wp
354
355             CASE ( 'ol*' )
356                IF ( .NOT. ALLOCATED( ol_av ) )  THEN
357                   ALLOCATE( ol_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
358                ENDIF
359                ol_av = 0.0_wp
360
361             CASE ( 'p' )
362                IF ( .NOT. ALLOCATED( p_av ) )  THEN
363                   ALLOCATE( p_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
364                ENDIF
365                p_av = 0.0_wp
366
367             CASE ( 'pc' )
368                IF ( .NOT. ALLOCATED( pc_av ) )  THEN
369                   ALLOCATE( pc_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
370                ENDIF
371                pc_av = 0.0_wp
372
373             CASE ( 'pr' )
374                IF ( .NOT. ALLOCATED( pr_av ) )  THEN
375                   ALLOCATE( pr_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
376                ENDIF
377                pr_av = 0.0_wp
378
379             CASE ( 'theta' )
380                IF ( .NOT. ALLOCATED( pt_av ) )  THEN
381                   ALLOCATE( pt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
382                ENDIF
383                pt_av = 0.0_wp
384
385             CASE ( 'q' )
386                IF ( .NOT. ALLOCATED( q_av ) )  THEN
387                   ALLOCATE( q_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
388                ENDIF
389                q_av = 0.0_wp
390
391             CASE ( 'ql' )
392                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_av ) )  THEN
393                   ALLOCATE( ql_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
394                ENDIF
395                ql_av = 0.0_wp
396
397             CASE ( 'ql_c' )
398                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_c_av ) )  THEN
399                   ALLOCATE( ql_c_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
400                ENDIF
401                ql_c_av = 0.0_wp
402
403             CASE ( 'ql_v' )
404                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_v_av ) )  THEN
405                   ALLOCATE( ql_v_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
406                ENDIF
407                ql_v_av = 0.0_wp
408
409             CASE ( 'ql_vp' )
410                IF ( .NOT. ALLOCATED( ql_vp_av ) )  THEN
411                   ALLOCATE( ql_vp_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
412                ENDIF
413                ql_vp_av = 0.0_wp
414
415             CASE ( 'qsws*' )
416                IF ( .NOT. ALLOCATED( qsws_av ) )  THEN
417                   ALLOCATE( qsws_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
418                ENDIF
419                qsws_av = 0.0_wp
420
421             CASE ( 'qv' )
422                IF ( .NOT. ALLOCATED( qv_av ) )  THEN
423                   ALLOCATE( qv_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
424                ENDIF
425                qv_av = 0.0_wp
426
427             CASE ( 'r_a*' )
428                IF ( .NOT. ALLOCATED( r_a_av ) )  THEN
429                   ALLOCATE( r_a_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
430                ENDIF
431                r_a_av = 0.0_wp
432
433             CASE ( 's' )
434                IF ( .NOT. ALLOCATED( s_av ) )  THEN
435                   ALLOCATE( s_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
436                ENDIF
437                s_av = 0.0_wp
438
439             CASE ( 'shf*' )
440                IF ( .NOT. ALLOCATED( shf_av ) )  THEN
441                   ALLOCATE( shf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
442                ENDIF
443                shf_av = 0.0_wp
444               
445             CASE ( 'ssws*' )
446                IF ( .NOT. ALLOCATED( ssws_av ) )  THEN
447                   ALLOCATE( ssws_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
448                ENDIF
449                ssws_av = 0.0_wp               
450
451             CASE ( 't*' )
452                IF ( .NOT. ALLOCATED( ts_av ) )  THEN
453                   ALLOCATE( ts_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
454                ENDIF
455                ts_av = 0.0_wp
456
457             CASE ( 'tsurf*' )
458                IF ( .NOT. ALLOCATED( tsurf_av ) )  THEN
459                   ALLOCATE( tsurf_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
460                ENDIF
461                tsurf_av = 0.0_wp
462
463             CASE ( 'u' )
464                IF ( .NOT. ALLOCATED( u_av ) )  THEN
465                   ALLOCATE( u_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
466                ENDIF
467                u_av = 0.0_wp
468
469             CASE ( 'us*' )
470                IF ( .NOT. ALLOCATED( us_av ) )  THEN
471                   ALLOCATE( us_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
472                ENDIF
473                us_av = 0.0_wp
474
475             CASE ( 'v' )
476                IF ( .NOT. ALLOCATED( v_av ) )  THEN
477                   ALLOCATE( v_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
478                ENDIF
479                v_av = 0.0_wp
480
481             CASE ( 'thetav' )
482                IF ( .NOT. ALLOCATED( vpt_av ) )  THEN
483                   ALLOCATE( vpt_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
484                ENDIF
485                vpt_av = 0.0_wp
486
487             CASE ( 'theta_2m*' )
488                IF ( .NOT. ALLOCATED( pt_2m_av ) )  THEN
489                   ALLOCATE( pt_2m_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
490                ENDIF
491                pt_2m_av = 0.0_wp
492
493             CASE ( 'w' )
494                IF ( .NOT. ALLOCATED( w_av ) )  THEN
495                   ALLOCATE( w_av(nzb:nzt+1,nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
496                ENDIF
497                w_av = 0.0_wp
498
499             CASE ( 'z0*' )
500                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0_av ) )  THEN
501                   ALLOCATE( z0_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
502                ENDIF
503                z0_av = 0.0_wp
504
505             CASE ( 'z0h*' )
506                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0h_av ) )  THEN
507                   ALLOCATE( z0h_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
508                ENDIF
509                z0h_av = 0.0_wp
510
511             CASE ( 'z0q*' )
512                IF ( .NOT. ALLOCATED( z0q_av ) )  THEN
513                   ALLOCATE( z0q_av(nysg:nyng,nxlg:nxrg) )
514                ENDIF
515                z0q_av = 0.0_wp
516
517
518             CASE DEFAULT
519
520!
521!--             Allocating and initializing data arrays for turbulence closure module
522                CALL tcm_3d_data_averaging( 'allocate', trimvar )
523
524!
525!--             Allocating and initializing data arrays for all other modules
526                CALL module_interface_3d_data_averaging( 'allocate', trimvar )
527
528
529          END SELECT
530
531       ENDDO
532
533    ENDIF
534
535!
536!-- Loop of all variables to be averaged.
537    DO  ii = 1, doav_n
538
539       trimvar = TRIM( doav(ii) )
540!
541!--    Store the array chosen on the temporary array.
542       SELECT CASE ( trimvar )
543
544          CASE ( 'ghf*' )
545             IF ( ALLOCATED( ghf_av ) ) THEN
546                DO  i = nxl, nxr
547                   DO  j = nys, nyn
548!
549!--                   Check whether grid point is a natural- or urban-type
550!--                   surface.
551                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
552                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
553                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
554                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
555!
556!--                   In order to avoid double-counting of surface properties,
557!--                   always assume that natural-type surfaces are below urban-
558!--                   type surfaces, e.g. in case of bridges.
559!--                   Further, take only the last suface element, i.e. the
560!--                   uppermost surface which would be visible from above
561                      IF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
562                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
563                         ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i) +                           &
564                                         surf_lsm_h%ghf(m)
565                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
566                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
567                         ghf_av(j,i) = ghf_av(j,i) +                           &
568                                         surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  *    &
569                                         surf_usm_h%wghf_eb(m)        +        &
570                                         surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) *    &
571                                         surf_usm_h%wghf_eb_green(m)  +        &
572                                         surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   *    &
573                                         surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
574                      ENDIF
575                   ENDDO
576                ENDDO
577             ENDIF
578
579          CASE ( 'e' )
580             IF ( ALLOCATED( e_av ) ) THEN
581                DO  i = nxlg, nxrg
582                   DO  j = nysg, nyng
583                      DO  k = nzb, nzt+1
584                         e_av(k,j,i) = e_av(k,j,i) + e(k,j,i)
585                      ENDDO
586                   ENDDO
587                ENDDO
588             ENDIF
589
590          CASE ( 'thetal' )
591             IF ( ALLOCATED( lpt_av ) ) THEN
592                DO  i = nxlg, nxrg
593                   DO  j = nysg, nyng
594                      DO  k = nzb, nzt+1
595                         lpt_av(k,j,i) = lpt_av(k,j,i) + pt(k,j,i)
596                      ENDDO
597                   ENDDO
598                ENDDO
599             ENDIF
600
601          CASE ( 'lwp*' )
602             IF ( ALLOCATED( lwp_av ) ) THEN
603                DO  i = nxlg, nxrg
604                   DO  j = nysg, nyng
605                      lwp_av(j,i) = lwp_av(j,i) + SUM( ql(nzb:nzt,j,i)            &
606                                                  * dzw(1:nzt+1) ) * rho_surface
607                   ENDDO
608                ENDDO
609             ENDIF
610
611          CASE ( 'ol*' )
612             IF ( ALLOCATED( ol_av ) ) THEN
613                DO  i = nxl, nxr
614                   DO  j = nys, nyn
615                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
616                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
617                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
618                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
619                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
620                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
621
622                      IF ( match_def )  THEN
623                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
624                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) +                             &
625                                         surf_def_h(0)%ol(m)
626                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
627                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
628                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) +                             &
629                                         surf_lsm_h%ol(m)
630                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
631                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
632                         ol_av(j,i) = ol_av(j,i) +                             &
633                                         surf_usm_h%ol(m)
634                      ENDIF
635                   ENDDO
636                ENDDO
637             ENDIF
638
639          CASE ( 'p' )
640             IF ( ALLOCATED( p_av ) ) THEN
641                DO  i = nxlg, nxrg
642                   DO  j = nysg, nyng
643                      DO  k = nzb, nzt+1
644                         p_av(k,j,i) = p_av(k,j,i) + p(k,j,i)
645                      ENDDO
646                   ENDDO
647                ENDDO
648             ENDIF
649
650          CASE ( 'pc' )
651             IF ( ALLOCATED( pc_av ) ) THEN
652                DO  i = nxl, nxr
653                   DO  j = nys, nyn
654                      DO  k = nzb, nzt+1
655                         pc_av(k,j,i) = pc_av(k,j,i) + prt_count(k,j,i)
656                      ENDDO
657                   ENDDO
658                ENDDO
659             ENDIF
660
661          CASE ( 'pr' )
662             IF ( ALLOCATED( pr_av ) ) THEN
663                DO  i = nxl, nxr
664                   DO  j = nys, nyn
665                      DO  k = nzb, nzt+1
666                         number_of_particles = prt_count(k,j,i)
667                         IF ( number_of_particles <= 0 )  CYCLE
668                         particles =>                                          &
669                         grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
670                         s_r2 = 0.0_wp
671                         s_r3 = 0.0_wp
672
673                         DO  n = 1, number_of_particles
674                            IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN
675                               s_r2 = s_r2 + particles(n)%radius**2 *          &
676                                   particles(n)%weight_factor
677                               s_r3 = s_r3 + particles(n)%radius**3 *          &
678                                   particles(n)%weight_factor
679                            ENDIF
680                         ENDDO
681
682                         IF ( s_r2 > 0.0_wp )  THEN
683                            mean_r = s_r3 / s_r2
684                         ELSE
685                            mean_r = 0.0_wp
686                         ENDIF
687                         pr_av(k,j,i) = pr_av(k,j,i) + mean_r
688                      ENDDO
689                   ENDDO
690                ENDDO
691             ENDIF
692
693          CASE ( 'theta' )
694             IF ( ALLOCATED( pt_av ) ) THEN
695                IF ( .NOT. bulk_cloud_model ) THEN
696                DO  i = nxlg, nxrg
697                   DO  j = nysg, nyng
698                      DO  k = nzb, nzt+1
699                            pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) + pt(k,j,i)
700                         ENDDO
701                      ENDDO
702                   ENDDO
703                ELSE
704                DO  i = nxlg, nxrg
705                   DO  j = nysg, nyng
706                      DO  k = nzb, nzt+1
707                            pt_av(k,j,i) = pt_av(k,j,i) + pt(k,j,i) + lv_d_cp * &
708                                                          d_exner(k) * ql(k,j,i)
709                         ENDDO
710                      ENDDO
711                   ENDDO
712                ENDIF
713             ENDIF
714
715          CASE ( 'q' )
716             IF ( ALLOCATED( q_av ) ) THEN
717                DO  i = nxlg, nxrg
718                   DO  j = nysg, nyng
719                      DO  k = nzb, nzt+1
720                         q_av(k,j,i) = q_av(k,j,i) + q(k,j,i)
721                      ENDDO
722                   ENDDO
723                ENDDO
724             ENDIF
725
726          CASE ( 'ql' )
727             IF ( ALLOCATED( ql_av ) ) THEN
728                DO  i = nxlg, nxrg
729                   DO  j = nysg, nyng
730                      DO  k = nzb, nzt+1
731                         ql_av(k,j,i) = ql_av(k,j,i) + ql(k,j,i)
732                      ENDDO
733                   ENDDO
734                ENDDO
735             ENDIF
736
737          CASE ( 'ql_c' )
738             IF ( ALLOCATED( ql_c_av ) ) THEN
739                DO  i = nxlg, nxrg
740                   DO  j = nysg, nyng
741                      DO  k = nzb, nzt+1
742                         ql_c_av(k,j,i) = ql_c_av(k,j,i) + ql_c(k,j,i)
743                      ENDDO
744                   ENDDO
745                ENDDO
746             ENDIF
747
748          CASE ( 'ql_v' )
749             IF ( ALLOCATED( ql_v_av ) ) THEN
750                DO  i = nxlg, nxrg
751                   DO  j = nysg, nyng
752                      DO  k = nzb, nzt+1
753                         ql_v_av(k,j,i) = ql_v_av(k,j,i) + ql_v(k,j,i)
754                      ENDDO
755                   ENDDO
756                ENDDO
757             ENDIF
758
759          CASE ( 'ql_vp' )
760             IF ( ALLOCATED( ql_vp_av ) ) THEN
761                DO  i = nxl, nxr
762                   DO  j = nys, nyn
763                      DO  k = nzb, nzt+1
764                         number_of_particles = prt_count(k,j,i)
765                         IF ( number_of_particles <= 0 )  CYCLE
766                         particles =>                                          & 
767                         grid_particles(k,j,i)%particles(1:number_of_particles)
768                         DO  n = 1, number_of_particles
769                            IF ( particles(n)%particle_mask )  THEN
770                               ql_vp_av(k,j,i) = ql_vp_av(k,j,i) + &
771                                                 particles(n)%weight_factor /  &
772                                                 number_of_particles
773                            ENDIF
774                         ENDDO
775                      ENDDO
776                   ENDDO
777                ENDDO
778             ENDIF
779
780          CASE ( 'qsws*' )
781!
782!--          In case of default surfaces, clean-up flux by density.
783!--          In case of land- and urban-surfaces, convert fluxes into
784!--          dynamic units.
785             IF ( ALLOCATED( qsws_av ) ) THEN
786                DO  i = nxl, nxr
787                   DO  j = nys, nyn
788                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
789                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
790                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
791                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
792                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
793                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
794
795                      IF ( match_def )  THEN
796                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
797                         qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) +                         &
798                                         surf_def_h(0)%qsws(m) *               &
799                                         waterflux_output_conversion(nzb)
800                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
801                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
802                         qsws_av(j,i) = qsws_av(j,i) +                         &
803                                         surf_lsm_h%qsws(m) * l_v
804                      ENDIF
805                   ENDDO
806                ENDDO
807             ENDIF
808
809          CASE ( 'qv' )
810             IF ( ALLOCATED( qv_av ) ) THEN
811                DO  i = nxlg, nxrg
812                   DO  j = nysg, nyng
813                      DO  k = nzb, nzt+1
814                         qv_av(k,j,i) = qv_av(k,j,i) + q(k,j,i) - ql(k,j,i)
815                      ENDDO
816                   ENDDO
817                ENDDO
818             ENDIF
819
820          CASE ( 'r_a*' )
821             IF ( ALLOCATED( r_a_av ) ) THEN
822                DO  i = nxl, nxr
823                   DO  j = nys, nyn
824                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
825                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
826                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
827                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
828
829                      IF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
830                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
831                         r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) +                           &
832                                         surf_lsm_h%r_a(m)
833                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
834                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
835                         r_a_av(j,i) = r_a_av(j,i) +                           &
836                                         surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  *    &
837                                         surf_usm_h%r_a(m)       +             & 
838                                         surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) *    &
839                                         surf_usm_h%r_a_green(m) +             & 
840                                         surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   *    &
841                                         surf_usm_h%r_a_window(m)
842                      ENDIF
843                   ENDDO
844                ENDDO
845             ENDIF
846
847          CASE ( 's' )
848             IF ( ALLOCATED( s_av ) ) THEN
849                DO  i = nxlg, nxrg
850                   DO  j = nysg, nyng
851                      DO  k = nzb, nzt+1
852                         s_av(k,j,i) = s_av(k,j,i) + s(k,j,i)
853                      ENDDO
854                   ENDDO
855                ENDDO
856             ENDIF
857
858          CASE ( 'shf*' )
859!
860!--          In case of default surfaces, clean-up flux by density.
861!--          In case of land- and urban-surfaces, convert fluxes into
862!--          dynamic units.
863             IF ( ALLOCATED( shf_av ) ) THEN
864                DO  i = nxl, nxr
865                   DO  j = nys, nyn
866                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
867                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
868                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
869                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
870                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
871                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
872
873                      IF ( match_def )  THEN
874                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
875                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) +                           &
876                                         surf_def_h(0)%shf(m)  *               &
877                                         heatflux_output_conversion(nzb)
878                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
879                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
880                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) +                           &
881                                         surf_lsm_h%shf(m) * c_p
882                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
883                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
884                         shf_av(j,i) = shf_av(j,i) +                           &
885                                         surf_usm_h%shf(m) * c_p
886                      ENDIF
887                   ENDDO
888                ENDDO
889             ENDIF
890
891          CASE ( 'ssws*' )
892             IF ( ALLOCATED( ssws_av ) ) THEN
893                DO  i = nxl, nxr
894                   DO  j = nys, nyn
895                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
896                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
897                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
898                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
899                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
900                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
901
902                      IF ( match_def )  THEN
903                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
904                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) +                         &
905                                         surf_def_h(0)%ssws(m)
906                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
907                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
908                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) +                         &
909                                         surf_lsm_h%ssws(m)
910                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
911                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
912                         ssws_av(j,i) = ssws_av(j,i) +                         &
913                                         surf_usm_h%ssws(m)
914                      ENDIF
915                   ENDDO
916                ENDDO
917             ENDIF
918
919          CASE ( 't*' )
920             IF ( ALLOCATED( ts_av ) ) THEN
921                DO  i = nxl, nxr
922                   DO  j = nys, nyn
923                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
924                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
925                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
926                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
927                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
928                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
929
930                      IF ( match_def )  THEN
931                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
932                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) +                             &
933                                         surf_def_h(0)%ts(m)
934                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
935                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
936                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) +                             &
937                                         surf_lsm_h%ts(m)
938                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
939                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
940                         ts_av(j,i) = ts_av(j,i) +                             &
941                                         surf_usm_h%ts(m)
942                      ENDIF
943                   ENDDO
944                ENDDO
945             ENDIF
946
947          CASE ( 'tsurf*' )
948             IF ( ALLOCATED( tsurf_av ) ) THEN   
949                DO  i = nxl, nxr
950                   DO  j = nys, nyn
951                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
952                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
953                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
954                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
955                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
956                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
957
958                      IF ( match_def )  THEN
959                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
960                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) +                       &
961                                         surf_def_h(0)%pt_surface(m)
962                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
963                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
964                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) +                       &
965                                         surf_lsm_h%pt_surface(m)
966                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
967                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
968                         tsurf_av(j,i) = tsurf_av(j,i) +                       &
969                                         surf_usm_h%pt_surface(m)
970                      ENDIF
971                   ENDDO
972                ENDDO
973             ENDIF
974
975          CASE ( 'u' )
976             IF ( ALLOCATED( u_av ) ) THEN
977                DO  i = nxlg, nxrg
978                   DO  j = nysg, nyng
979                      DO  k = nzb, nzt+1
980                         u_av(k,j,i) = u_av(k,j,i) + u(k,j,i)
981                      ENDDO
982                   ENDDO
983                ENDDO
984             ENDIF
985
986          CASE ( 'us*' )
987             IF ( ALLOCATED( us_av ) ) THEN   
988                DO  i = nxl, nxr
989                   DO  j = nys, nyn
990                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
991                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
992                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
993                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
994                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
995                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
996
997                      IF ( match_def )  THEN
998                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
999                         us_av(j,i) = us_av(j,i) +                             &
1000                                         surf_def_h(0)%us(m)
1001                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
1002                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
1003                         us_av(j,i) = us_av(j,i) +                             &
1004                                         surf_lsm_h%us(m)
1005                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
1006                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
1007                         us_av(j,i) = us_av(j,i) +                             &
1008                                         surf_usm_h%us(m)
1009                      ENDIF
1010                   ENDDO
1011                ENDDO
1012             ENDIF
1013
1014          CASE ( 'v' )
1015             IF ( ALLOCATED( v_av ) ) THEN
1016                DO  i = nxlg, nxrg
1017                   DO  j = nysg, nyng
1018                      DO  k = nzb, nzt+1
1019                         v_av(k,j,i) = v_av(k,j,i) + v(k,j,i)
1020                      ENDDO
1021                   ENDDO
1022                ENDDO
1023             ENDIF
1024
1025          CASE ( 'thetav' )
1026             IF ( ALLOCATED( vpt_av ) ) THEN
1027                DO  i = nxlg, nxrg
1028                   DO  j = nysg, nyng
1029                      DO  k = nzb, nzt+1
1030                         vpt_av(k,j,i) = vpt_av(k,j,i) + vpt(k,j,i)
1031                      ENDDO
1032                   ENDDO
1033                ENDDO
1034             ENDIF
1035
1036          CASE ( 'w' )
1037             IF ( ALLOCATED( w_av ) ) THEN
1038                DO  i = nxlg, nxrg
1039                   DO  j = nysg, nyng
1040                      DO  k = nzb, nzt+1
1041                         w_av(k,j,i) = w_av(k,j,i) + w(k,j,i)
1042                      ENDDO
1043                   ENDDO
1044                ENDDO
1045             ENDIF
1046
1047          CASE ( 'z0*' )
1048             IF ( ALLOCATED( z0_av ) ) THEN
1049                DO  i = nxl, nxr
1050                   DO  j = nys, nyn
1051                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
1052                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1053                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
1054                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
1055                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
1056                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
1057
1058                      IF ( match_def )  THEN
1059                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1060                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) +                             &
1061                                         surf_def_h(0)%z0(m)
1062                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
1063                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
1064                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) +                             &
1065                                         surf_lsm_h%z0(m)
1066                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
1067                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
1068                         z0_av(j,i) = z0_av(j,i) +                             &
1069                                         surf_usm_h%z0(m)
1070                      ENDIF
1071                   ENDDO
1072                ENDDO   
1073             ENDIF
1074
1075          CASE ( 'z0h*' )
1076             IF ( ALLOCATED( z0h_av ) ) THEN
1077                DO  i = nxl, nxr
1078                   DO  j = nys, nyn
1079                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
1080                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1081                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
1082                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
1083                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
1084                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
1085
1086                      IF ( match_def )  THEN
1087                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1088                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) +                           &
1089                                         surf_def_h(0)%z0h(m)
1090                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
1091                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
1092                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) +                           &
1093                                         surf_lsm_h%z0h(m)
1094                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
1095                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
1096                         z0h_av(j,i) = z0h_av(j,i) +                           &
1097                                         surf_usm_h%z0h(m)
1098                      ENDIF
1099                   ENDDO
1100                ENDDO
1101             ENDIF
1102   
1103          CASE ( 'z0q*' )
1104             IF ( ALLOCATED( z0q_av ) ) THEN
1105                DO  i = nxl, nxr
1106                   DO  j = nys, nyn
1107                      match_def = surf_def_h(0)%start_index(j,i) <=            &
1108                                  surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1109                      match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=               &
1110                                  surf_lsm_h%end_index(j,i)
1111                      match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=               &
1112                                  surf_usm_h%end_index(j,i)
1113
1114                      IF ( match_def )  THEN
1115                         m = surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1116                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) +                           &
1117                                         surf_def_h(0)%z0q(m)
1118                      ELSEIF ( match_lsm  .AND.  .NOT. match_usm )  THEN
1119                         m = surf_lsm_h%end_index(j,i)
1120                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) +                           &
1121                                         surf_lsm_h%z0q(m)
1122                      ELSEIF ( match_usm )  THEN
1123                         m = surf_usm_h%end_index(j,i)
1124                         z0q_av(j,i) = z0q_av(j,i) +                           &
1125                                         surf_usm_h%z0q(m)
1126                      ENDIF
1127                   ENDDO
1128                ENDDO
1129             ENDIF
1130
1131          CASE DEFAULT
1132
1133!--          In case of urban surface variables it should be always checked
1134!--          if respective arrays are allocated, at least in case of a restart
1135!--          run, as averaged usm arrays are not read from file at the moment.
1136             IF ( urban_surface )  THEN
1137                CALL usm_3d_data_averaging( 'allocate', trimvar )
1138             ENDIF
1139
1140!
1141!--          Summing up data from turbulence closure module
1142             CALL tcm_3d_data_averaging( 'sum', trimvar )
1143
1144!
1145!--          Summing up data from all other modules
1146             CALL module_interface_3d_data_averaging( 'sum', trimvar )
1147
1148
1149       END SELECT
1150
1151    ENDDO
1152
1153    CALL cpu_log( log_point(34), 'sum_up_3d_data', 'stop' )
1154
1155
1156 END SUBROUTINE sum_up_3d_data
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.