source: palm/trunk/SOURCE/urban_surface_mod.f90 @ 3123

Last change on this file since 3123 was 3123, checked in by suehring, 3 years ago

Correct working precision for REAL and INTEGER numbers

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 429.4 KB
Line 
1!> @file urban_surface_mod.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 2015-2018 Czech Technical University in Prague
18! Copyright 2015-2018 Institute of Computer Science of the
19!                     Czech Academy of Sciences, Prague
20! Copyright 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
21!------------------------------------------------------------------------------!
22!
23! Current revisions:
24! ------------------
25!
26!
27! Former revisions:
28! -----------------
29! $Id: urban_surface_mod.f90 3123 2018-07-12 16:21:53Z suehring $
30! Correct working precision for INTEGER number
31!
32! 3115 2018-07-10 12:49:26Z suehring
33! Additional building type to represent bridges
34!
35! 3091 2018-06-28 16:20:35Z suehring
36! - Limit aerodynamic resistance at vertical walls.
37! - Add check for local roughness length not exceeding surface-layer height and
38!   limit roughness length where necessary.
39!
40! 3065 2018-06-12 07:03:02Z Giersch
41! Unused array dxdir was removed, dz was replaced by dzu to consider vertical
42! grid stretching
43!
44! 3049 2018-05-29 13:52:36Z Giersch
45! Error messages revised
46!
47! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
48! Error message added
49!
50! 3029 2018-05-23 12:19:17Z raasch
51! bugfix: close unit 151 instead of 90
52!
53! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
54! Added pc_transpiration_rate
55!
56! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
57! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications.
58! (moh.hefny):
59! Extended exn for all model domain height to avoid the need to get nzut.
60!
61! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
62! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
63! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
64!
65! 2943 2018-04-03 16:17:10Z suehring
66! Calculate exner function at all height levels and remove some un-used
67! variables.
68!
69! 2932 2018-03-26 09:39:22Z maronga
70! renamed urban_surface_par to urban_surface_parameters
71!
72! 2921 2018-03-22 15:05:23Z Giersch
73! The activation of spinup has been moved to parin
74!
75! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
76! Remove unused pcbl, npcbl from ONLY list
77! moh.hefny:
78! Fixed bugs introduced by new structures and by moving radiation interaction
79! into radiation_model_mod.f90.
80! Bugfix: usm data output 3D didn't respect directions
81!
82! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
83! Local variable ids has to be initialized with a value of -1 in
84! usm_average_3d_data
85!
86! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
87! Calculations of the index range of the subdomain on file which overlaps with
88! the current subdomain are already done in read_restart_data_mod,
89! usm_read/write_restart_data have been renamed to usm_r/wrd_local, variable
90! named found has been introduced for checking if restart data was found,
91! reading of restart strings has been moved completely to
92! read_restart_data_mod, usm_rrd_local is already inside the overlap loop
93! programmed in read_restart_data_mod, SAVE attribute added where necessary,
94! deallocation and allocation of some arrays have been changed to take care of
95! different restart files that can be opened (index i), the marker *** end usm
96! *** is not necessary anymore, strings and their respective lengths are
97! written out and read now in case of restart runs to get rid of prescribed
98! character lengths
99!
100! 2805 2018-02-14 17:00:09Z suehring
101! Initialization of resistances.
102!
103! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
104! Comment concerning output of ground-heat flux added.
105!
106! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
107! Removed redundant commas, added some blanks
108!
109! 2765 2018-01-22 11:34:58Z maronga
110! Major bugfix in calculation of f_shf. Adjustment of roughness lengths in
111! building_pars
112!
113! 2750 2018-01-15 16:26:51Z knoop
114! Move flag plant canopy to modules
115!
116! 2737 2018-01-11 14:58:11Z kanani
117! Removed unused variables t_surf_whole...
118!
119! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
120! resistances are saved in surface attributes
121!
122! 2723 2018-01-05 09:27:03Z maronga
123! Bugfix for spinups (end_time was increased twice in case of LSM + USM runs)
124!
125! 2720 2018-01-02 16:27:15Z kanani
126! Correction of comment
127!
128! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
129! Corrected "Former revisions" section
130!
131! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
132! Changes from last commit documented
133!
134! 2703 2017-12-15 20:12:38Z maronga
135! Workaround for calculation of r_a
136!
137! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
138! - Change in file header (GPL part)
139! - Bugfix in calculation of pt_surface and related fluxes. (BM)
140! - Do not write surface temperatures onto pt array as this might cause
141!   problems with nesting. (MS)
142! - Revised calculation of pt1 (now done in surface_layer_fluxes).
143!   Bugfix, f_shf_window and f_shf_green were not set at vertical surface
144!   elements. (MS)
145! - merged with branch ebsolver
146!   green building surfaces do not evaporate yet
147!   properties of green wall layers and window layers are taken from wall layers
148!   this input data is missing. (RvT)
149! - Merged with branch radiation (developed by Mohamed Salim)
150! - Revised initialization. (MS)
151! - Rename emiss_surf into emissivity, roughness_wall into z0, albedo_surf into
152!   albedo. (MS)
153! - Move first call of usm_radiatin from usm_init to init_3d_model
154! - fixed problem with near surface temperature
155! - added near surface temperature t_surf_10cm_h(m), t_surf_10cm_v(l)%t(m)
156! - does not work with temp profile including stability, ol
157!   t_surf_10cm = pt1 now
158! - merged with 2357 bugfix, error message for nopointer version
159! - added indoor model coupling with wall heat flux
160! - added green substrate/ dry vegetation layer for buildings
161! - merged with 2232 new surface-type structure
162! - added transmissivity of window tiles
163! - added MOSAIK tile approach for 3 different surfaces (RvT)
164!
165! 2583 2017-10-26 13:58:38Z knoop
166! Bugfix: reverted MPI_Win_allocate_cptr introduction in last commit
167!
168! 2582 2017-10-26 13:19:46Z hellstea
169! Workaround for gnufortran compiler added in usm_calc_svf. CALL MPI_Win_allocate is
170! replaced by CALL MPI_Win_allocate_cptr if defined ( __gnufortran ).
171!
172! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
173! Date and time quantities are now read from date_and_time_mod. Solar constant is
174! read from radiation_model_mod
175!
176! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
177! Remove tabs
178!
179! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
180! upper bounds of 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
181! no output of ghost layer data
182!
183! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
184! Bugfix and error message for nopointer version.
185! Additional "! defined(__nopointer)" as workaround to enable compilation of
186! nopointer version.
187!
188! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
189! Get topography top index via Function call
190!
191! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
192! Bugfix: adjust output of shf. Added support for spinups
193!
194! 2287 2017-06-15 16:46:30Z suehring
195! Bugfix in determination topography-top index
196!
197! 2269 2017-06-09 11:57:32Z suehring
198! Enable restart runs with different number of PEs
199! Bugfixes nopointer branch
200!
201! 2258 2017-06-08 07:55:13Z suehring
202! Bugfix, add pre-preprocessor directives to enable non-parrallel mode
203!
204! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
205!
206! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
207! Adjustments according to new surface-type structure. Remove usm_wall_heat_flux;
208! insteat, heat fluxes are directly applied in diffusion_s.
209!
210! 2213 2017-04-24 15:10:35Z kanani
211! Removal of output quantities usm_lad and usm_canopy_hr
212!
213! 2209 2017-04-19 09:34:46Z kanani
214! cpp switch __mpi3 removed,
215! minor formatting,
216! small bugfix for division by zero (Krc)
217!
218! 2113 2017-01-12 13:40:46Z kanani
219! cpp switch __mpi3 added for MPI-3 standard code (Ketelsen)
220!
221! 2071 2016-11-17 11:22:14Z maronga
222! Small bugfix (Resler)
223!
224! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
225! renamed variable rho to rho_ocean
226!
227! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
228! Bugfixes in deallocation of array plantt and reading of csf/csfsurf,
229! optimization of MPI-RMA operations,
230! declaration of pcbl as integer,
231! renamed usm_radnet -> usm_rad_net, usm_canopy_khf -> usm_canopy_hr,
232! splitted arrays svf -> svf & csf, svfsurf -> svfsurf & csfsurf,
233! use of new control parameter varnamelength,
234! added output variables usm_rad_ressw, usm_rad_reslw,
235! minor formatting changes,
236! minor optimizations.
237!
238! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
239! Major reformatting according to PALM coding standard (comments, blanks,
240! alphabetical ordering, etc.),
241! removed debug_prints,
242! removed auxiliary SUBROUTINE get_usm_info, instead, USM flag urban_surface is
243! defined in MODULE control_parameters (modules.f90) to avoid circular
244! dependencies,
245! renamed canopy_heat_flux to pc_heating_rate, as meaning of quantity changed.
246!
247! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
248! Initial revision
249!
250!
251! Description:
252! ------------
253! 2016/6/9 - Initial version of the USM (Urban Surface Model)
254!            authors: Jaroslav Resler, Pavel Krc
255!                     (Czech Technical University in Prague and Institute of
256!                      Computer Science of the Czech Academy of Sciences, Prague)
257!            with contributions: Michal Belda, Nina Benesova, Ondrej Vlcek
258!            partly inspired by PALM LSM (B. Maronga)
259!            parameterizations of Ra checked with TUF3D (E. S. Krayenhoff)
260!> Module for Urban Surface Model (USM)
261!> The module includes:
262!>    1. radiation model with direct/diffuse radiation, shading, reflections
263!>       and integration with plant canopy
264!>    2. wall and wall surface model
265!>    3. surface layer energy balance
266!>    4. anthropogenic heat (only from transportation so far)
267!>    5. necessary auxiliary subroutines (reading inputs, writing outputs,
268!>       restart simulations, ...)
269!> It also make use of standard radiation and integrates it into
270!> urban surface model.
271!>
272!> Further work:
273!> -------------
274!> 1. Remove global arrays surfouts, surfoutl and only keep track of radiosity
275!>    from surfaces that are visible from local surfaces (i.e. there is a SVF
276!>    where target is local). To do that, radiosity will be exchanged after each
277!>    reflection step using MPI_Alltoall instead of current MPI_Allgather.
278!>
279!> 2. Temporarily large values of surface heat flux can be observed, up to
280!>    1.2 Km/s, which seem to be not realistic.
281!>
282!> @todo Output of _av variables in case of restarts
283!> @todo Revise flux conversion in energy-balance solver
284!> @todo Bugfixing in nopointer branch
285!> @todo Check optimizations for RMA operations
286!> @todo Alternatives for MPI_WIN_ALLOCATE? (causes problems with openmpi)
287!> @todo Check for load imbalances in CPU measures, e.g. for exchange_horiz_prog
288!>       factor 3 between min and max time
289!> @todo Move setting of flag indoor_model to indoor_model_mod once available
290!> @todo Check divisions in wtend (etc.) calculations for possible division
291!>       by zero, e.g. in case fraq(0,m) + fraq(1,m) = 0?!
292!> @todo Use unit 90 for OPEN/CLOSE of input files (FK)
293!> @todo Move plant canopy stuff into plant canopy code
294!------------------------------------------------------------------------------!
295 MODULE urban_surface_mod
296
297#if ! defined( __nopointer )
298    USE arrays_3d,                                                             &
299        ONLY:  dzu, hyp, zu, pt, pt_1, pt_2, p, u, v, w, hyp, tend
300#endif
301
302    USE cloud_parameters,                                                      &
303        ONLY:  cp, r_d
304
305    USE constants,                                                             &
306        ONLY:  pi
307   
308    USE control_parameters,                                                    &
309        ONLY:  coupling_start_time, topography, dt_3d,                         &
310               intermediate_timestep_count, initializing_actions,              &
311               intermediate_timestep_count_max, simulated_time, end_time,      &
312               timestep_scheme, tsc, coupling_char, io_blocks, io_group,       &
313               message_string, time_since_reference_point, surface_pressure,   &
314               g, pt_surface, large_scale_forcing, lsf_surf, spinup,           &
315               spinup_pt_mean, spinup_time, time_do3d, dt_do3d,                &
316               average_count_3d, varnamelength, urban_surface, kappa,          &
317               plant_canopy
318
319    USE cpulog,                                                                &
320        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
321
322    USE date_and_time_mod,                                                     &
323        ONLY:  time_utc_init
324
325    USE grid_variables,                                                        &
326        ONLY:  dx, dy, ddx, ddy, ddx2, ddy2
327
328    USE indices,                                                               &
329        ONLY:  nx, ny, nnx, nny, nnz, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys,    &
330               nysg, nzb, nzt, nbgp, wall_flags_0
331
332    USE, INTRINSIC :: iso_c_binding
333
334    USE kinds
335             
336    USE pegrid
337   
338    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
339        ONLY:  pc_heating_rate, pc_transpiration_rate
340   
341    USE radiation_model_mod,                                                   &
342        ONLY:  albedo_type, radiation_interaction, calc_zenith, zenith,        &
343               radiation, rad_sw_in, rad_lw_in, rad_sw_out, rad_lw_out,        &
344               sigma_sb, solar_constant, sun_direction, sun_dir_lat,           &
345               sun_dir_lon,                                                    &
346               force_radiation_call, surfinsw, surfinlw, surfinswdir,          &
347               surfinswdif, surfoutsw, surfoutlw, surfins,nsvfl, svf, svfsurf, &
348               surfinl, surfinlwdif, rad_sw_in_dir, rad_sw_in_diff,            &
349               rad_lw_in_diff, surfouts, surfoutl, surfoutsl, surfoutll, surf, &
350               surfl, nsurfl, nsurfs, surfstart, pcbinsw, pcbinlw,             &
351               iup_u, inorth_u, isouth_u, ieast_u, iwest_u, iup_l,             &
352               inorth_l, isouth_l, ieast_l, iwest_l, id,                       &
353               iz, iy, ix, idir, jdir, kdir,  nsurf_type, nsurf, idsvf, ndsvf, &
354               iup_a, idown_a, inorth_a, isouth_a, ieast_a, iwest_a,           &
355               idcsf, ndcsf, kdcsf, pct,                                       &
356               startland, endland, startwall, endwall, skyvf, skyvft
357
358    USE statistics,                                                            &
359        ONLY:  hom, statistic_regions
360
361    USE surface_mod,                                                           &
362        ONLY:  get_topography_top_index_ji, get_topography_top_index,          &
363               ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h,           &
364               surf_usm_v, surface_restore_elements
365
366
367    IMPLICIT NONE
368
369
370!-- configuration parameters (they can be setup in PALM config)
371    LOGICAL                                        ::  usm_material_model = .TRUE.        !< flag parameter indicating wheather the  model of heat in materials is used
372    LOGICAL                                        ::  usm_anthropogenic_heat = .FALSE.   !< flag parameter indicating wheather the anthropogenic heat sources (e.g.transportation) are used
373    LOGICAL                                        ::  force_radiation_call_l = .FALSE.   !< flag parameter for unscheduled radiation model calls
374    LOGICAL                                        ::  indoor_model = .FALSE.              !< whether to use the indoor model
375    LOGICAL                                        ::  read_wall_temp_3d = .FALSE.
376
377
378    INTEGER(iwp)                                   ::  building_type = 1                  !< default building type (preleminary setting)
379    INTEGER(iwp)                                   ::  land_category = 2                  !< default category for land surface
380    INTEGER(iwp)                                   ::  wall_category = 2                  !< default category for wall surface over pedestrian zone
381    INTEGER(iwp)                                   ::  pedestrian_category = 2            !< default category for wall surface in pedestrian zone
382    INTEGER(iwp)                                   ::  roof_category = 2                  !< default category for root surface
383    REAL(wp)                                       ::  roughness_concrete = 0.001_wp      !< roughness length of average concrete surface
384!
385!-- Indices of input attributes for (above) ground floor level
386    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall          = 38 !< index in input list for albedo_type of wall fraction
387    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green         = 39 !< index in input list for albedo_type of green fraction
388    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win           = 40 !< index in input list for albedo_type of window fraction
389    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_agfl    = 14 !< index in input list for wall emissivity, above ground floor level
390    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_gfl     = 32 !< index in input list for wall emissivity, ground floor level
391    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_agfl   = 15 !< index in input list for green emissivity, above ground floor level
392    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_gfl    = 33 !< index in input list for green emissivity, ground floor level
393    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_agfl     = 16 !< index in input list for window emissivity, above ground floor level
394    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_gfl      = 34 !< index in input list for window emissivity, ground floor level
395    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_agfl = 2  !< index in input list for green fraction on wall, above ground floor level
396    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_gfl  = 23 !< index in input list for green fraction on wall, ground floor level
397    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_agfl = 3  !< index in input list for green fraction on roof, above ground floor level
398    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_gfl  = 24 !< index in input list for green fraction on roof, ground floor level
399    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_agfl          =  6 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, above ground floor level
400    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_gfl           = 26 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, ground floor level
401    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_agfl          = 7  !< index in input list for heat capacity at second wall layer, above ground floor level
402    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_gfl           = 27 !< index in input list for heat capacity at second wall layer, ground floor level
403    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_agfl          = 8  !< index in input list for heat capacity at third wall layer, above ground floor level
404    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_gfl           = 28 !< index in input list for heat capacity at third wall layer, ground floor level
405    INTEGER(iwp) ::  ind_gflh              = 20 !< index in input list for ground floor level height
406    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_agfl        = 4  !< index in input list for LAI on roof, above ground floor level
407    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_gfl         = 4  !< index in input list for LAI on roof, ground floor level
408    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_agfl        = 5  !< index in input list for LAI on wall, above ground floor level
409    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_gfl         = 25 !< index in input list for LAI on wall, ground floor level
410    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_agfl          = 9  !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, above ground floor level
411    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_gfl           = 29 !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, ground floor level
412    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_agfl          = 10 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, above ground floor level
413    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_gfl           = 30 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, ground floor level
414    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_agfl          = 11 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, above ground floor level
415    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_gfl           = 31 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, ground floor level
416    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1           = 41 !< index for wall layer thickness - 1st layer
417    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2           = 42 !< index for wall layer thickness - 2nd layer
418    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3           = 43 !< index for wall layer thickness - 3rd layer
419    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4           = 44 !< index for wall layer thickness - 4th layer
420    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_agfl        = 17 !< index in input list for window transmissivity, above ground floor level
421    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_gfl         = 35 !< index in input list for window transmissivity, ground floor level
422    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_agfl    = 0  !< index in input list for wall fraction, above ground floor level
423    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_gfl     = 21 !< index in input list for wall fraction, ground floor level
424    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_agfl     = 1  !< index in input list for window fraction, above ground floor level
425    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_gfl      = 22 !< index in input list for window fraction, ground floor level
426    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_agfl           = 18 !< index in input list for z0, above ground floor level
427    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_gfl            = 36 !< index in input list for z0, ground floor level
428    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_agfl         = 19 !< index in input list for z0h / z0q, above ground floor level
429    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_gfl          = 37 !< index in input list for z0h / z0q, ground floor level
430
431
432    REAL(wp)  ::  roof_height_limit = 4._wp          !< height for distinguish between land surfaces and roofs
433    REAL(wp)  ::  ground_floor_level = 4.0_wp        !< default ground floor level
434
435
436    CHARACTER(37), DIMENSION(0:7), PARAMETER :: building_type_name = (/     &
437                                   'user-defined                         ', & !  0
438                                   'residential - 1950                   ', & !  1
439                                   'residential 1951 - 2000              ', & !  2
440                                   'residential 2001 -                   ', & !  3
441                                   'office - 1950                        ', & !  4
442                                   'office 1951 - 2000                   ', & !  5
443                                   'office 2001 -                        ', & !  6
444                                   'bridges                              '  & !  7
445                                                                     /)
446!
447!-- building parameters, 4 different types
448!-- 0 - wall fraction, 1- window fraction, 2 - green fraction on wall, 3- green fraction
449!-- at roof, 4 - lai of green fraction at roof,  5 - lai of green fraction at wall,
450!-- 6 - heat capacity of wall layer 1, 7 - heat capacity of wall layer 2,
451!-- 8 - heat capacity of wall layer 3, 9 - thermal conductivity of wall layer 1,
452!-- 10 - thermal conductivity of wall layer 2, 11 - thermal conductivity of wall layer 3, 
453!-- 12 - indoor target summer temperature ( K ), 13 - indoor target winter temperature (K),
454!-- 14 - emissivity of wall fraction, 15 - emissivity of green fraction, 16 - emissivity of window fraction,
455!-- 17 - transmissivity of window fraction, 18 - z0, 19 - z0h/z0q, 20 - ground floor height,
456!-- 21 - ground floor wall fraction, 22 - ground floor window fraction, 23 ground floor green fraction,
457!-- 24 - ground floor green fraction on roof, 25 - ground floor lai of green fraction,
458!-- 26 - ground floor heat capacity of wall layer 1, 27 - ground floor heat capacity of wall layer 1,
459!-- 28 - ground floor heat capacity of wall layer 3, 29 - ground floor thermal conductivity of wall layer 1,
460!-- 30 - ground floor thermal conductivity of wall layer 2, 31 - ground floor thermal conductivity of wall layer 3,
461!-- 32 - ground floor emissivity of wall fraction, 33 - ground floor emissivity of green fraction,
462!-- 34 - ground floor emissivity of window fraction, 35 - ground floor transmissivity of window fraction,
463!-- 36 - ground floor z0, 37 - ground floor z0h/z0q, 38 - albedo type wall fraction
464!-- 39 - albedo type green fraction, 40 - albedo type window fraction
465!-- 41 - wall layer thickness - 1st layer, 42 - wall layer thickness - 2nd layer,
466!-- 43 - wall layer thickness - 3rd layer, 44 - wall layer thickness - 4th layer,
467!-- 45 - heat capacity of the wall surface, 46 - heat conductivity
468!-- Please note, only preleminary dummy values so far!
469    REAL(wp), DIMENSION(0:46,1:7), PARAMETER :: building_pars = RESHAPE( (/    &
470        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
471        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
472        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
473        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
474        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
475        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
476        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
477        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
478        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
479        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
480        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 1
481        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
482        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
483        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
484        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
485        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
486        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
487        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
488        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
489        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
490        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
491        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 2
492        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
493        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
494        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
495        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
496        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
497        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
498        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
499        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
500        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
501        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
502        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 3
503        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
504        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
505        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
506        0.01_wp, 0.001_wp, 4.0_wp,                                             & !parameter 18-20
507        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
508        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
509        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
510        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
511        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
512        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
513        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 4
514        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
515        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
516        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
517        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
518        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
519        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
520        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
521        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
522        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
523        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
524        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 5
525        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
526        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
527        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
528        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
529        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
530        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
531        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
532        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
533        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
534        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
535        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 6
536        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
537        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
538        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
539        0.001_wp, 0.0001_wp, 0.0_wp,                                           & !parameter 18-20
540        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
541        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
542        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
543        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
544        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
545        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
546        20000.0_wp, 10.0_wp                                                    & !parameter 45-46 - end of type 7 (bridges)
547                                                                          /),  &
548                                                               (/47, 7/) )
549
550!
551!-- Type for surface temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
552    TYPE t_surf_vertical
553       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE         :: t
554    END TYPE t_surf_vertical
555!
556!-- Type for wall temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
557    TYPE t_wall_vertical
558       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE       :: t
559    END TYPE t_wall_vertical
560
561
562!-- arrays for time averages
563!-- Attention: the variable rad_net_av is also used in the 3d field variable in radiation_model_mod.f90. It may be better to rename it
564    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  rad_net_av       !< average of rad_net_l
565    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinsw_av      !< average of sw radiation falling to local surface including radiation from reflections
566    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlw_av      !< average of lw radiation falling to local surface including radiation from reflections
567    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdir_av   !< average of direct sw radiation falling to local surface
568    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdif_av   !< average of diffuse sw radiation from sky and model boundary falling to local surface
569    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwdif_av   !< average of diffuse lw radiation from sky and model boundary falling to local surface
570    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswref_av   !< average of sw radiation falling to surface from reflections
571    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwref_av   !< average of lw radiation falling to surface from reflections
572    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutsw_av     !< average of total sw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
573    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutlw_av     !< average of total lw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
574    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfins_av       !< average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
575    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinl_av       !< average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
576    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfhf_av        !< average of total radiation flux incoming to minus outgoing from local surface 
577    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_av       !< average of wghf_eb
578    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wshf_eb_av       !< average of wshf_eb
579    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_wall_av        !< Average of t_wall
580    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_green_av !< average of wghf_eb_green
581    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_green_av       !< Average of t_green
582    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_window_av !< average of wghf_eb_window
583    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_window_av      !< Average of t_window   
584   
585
586!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
587!-- anthropogenic heat sources
588!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
589    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE        ::  aheat             !< daily average of anthropogenic heat (W/m2)
590    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  aheatprof         !< diurnal profiles of anthropogenic heat for particular layers
591    INTEGER(iwp)                                   ::  naheatlayers = 1  !< number of layers of anthropogenic heat
592
593!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
594!-- wall surface model
595!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
596!-- wall surface model constants
597    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzb_wall = 0       !< inner side of the wall model (to be switched)
598    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzt_wall = 3       !< outer side of the wall model (to be switched)
599    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzw = 4            !< number of wall layers (fixed for now)
600
601    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
602                                                                         !< normalized soil, wall and roof layer depths (m/m)
603!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
604    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
605!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
606!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
607                                                                         !< normalized window layer depths (m/m)
608!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
609                                                                         !< normalized green layer depths (m/m)
610    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
611!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
612
613
614    REAL(wp)                                       :: wall_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner wall surface (~22 degrees C) (K)
615    REAL(wp)                                       :: roof_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner roof surface (~22 degrees C) (K)
616    REAL(wp)                                       :: soil_inner_temperature = 288.0_wp    !< temperature of the deep soil (~15 degrees C) (K)
617    REAL(wp)                                       :: window_inner_temperature = 295.0_wp  !< temperature of the inner window surface (~22 degrees C) (K)
618
619!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
620!-- surface and material model variables for walls, ground, roofs
621!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
622    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn                !< normalized wall layer depths (m)
623    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_window         !< normalized window layer depths (m)
624    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_green          !< normalized green layer depths (m)
625
626#if defined( __nopointer )
627    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h           !< wall surface temperature (K) at horizontal walls
628    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_p         !< progn. wall surface temperature (K) at horizontal walls
629    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h    !< window surface temperature (K) at horizontal walls
630    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_p  !< progn. window surface temperature (K) at horizontal walls
631    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h     !< green surface temperature (K) at horizontal walls
632    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_p   !< progn. green surface temperature (K) at horizontal walls
633    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h      !< near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
634    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_p    !< progn. near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
635    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v
636    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v_p
637    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v
638    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v_p
639    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v
640    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v_p
641    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v
642    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v_p
643#else
644    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h
645    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h_p
646    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h
647    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h_p
648    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h
649    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h_p
650    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h
651    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h_p
652
653    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_1
654    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_2
655    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_1
656    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_2
657    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_1
658    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_2
659    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_1
660    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_2
661
662    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v
663    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v_p
664    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v
665    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v_p
666    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v
667    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v_p
668    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v
669    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v_p
670
671    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_1
672    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_2
673    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_1
674    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_2
675    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_1
676    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_2
677    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_1
678    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_2
679   
680#endif
681    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_av          !< average of wall surface temperature (K)
682    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_av   !< average of window surface temperature (K)
683    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_av    !< average of green wall surface temperature (K)
684    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_av    !< average of whole wall surface temperature (K)
685
686!-- Temporal tendencies for time stepping           
687    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_m       !< surface temperature tendency of wall (K)
688    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_window_m !< surface temperature tendency of window (K)
689    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_green_m !< surface temperature tendency of green wall (K)
690
691!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
692!-- Energy balance variables
693!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
694!-- parameters of the land, roof and wall surfaces
695
696#if defined( __nopointer )
697    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h             !< Wall temperature (K)
698    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av          !< Average of t_wall
699    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_p           !< Prog. wall temperature (K)
700    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h           !< Window temperature (K)
701    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av        !< Average of t_window
702    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_p         !< Prog. window temperature (K)
703    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h            !< Green temperature (K)
704    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av         !< Average of t_green
705    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_p          !< Prog. green temperature (K)
706
707    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v             !< Wall temperature (K)
708    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av          !< Average of t_wall
709    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_p           !< Prog. wall temperature (K)
710    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v           !< Window temperature (K)
711    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av        !< Average of t_window
712    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_p         !< Prog. window temperature (K)
713    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v            !< Green temperature (K)
714    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av         !< Average of t_green
715    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_p          !< Prog. green temperature (K)
716#else
717    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_wall_h, t_wall_h_p
718    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av, t_wall_h_1, t_wall_h_2
719    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_window_h, t_window_h_p
720    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av, t_window_h_1, t_window_h_2
721    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_green_h, t_green_h_p
722    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av, t_green_h_1, t_green_h_2
723
724    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_wall_v, t_wall_v_p
725    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av, t_wall_v_1, t_wall_v_2
726    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_window_v, t_window_v_p
727    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av, t_window_v_1, t_window_v_2
728    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_green_v, t_green_v_p
729    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av, t_green_v_1, t_green_v_2
730#endif
731
732!-- Wall temporal tendencies for time stepping
733    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_wall_m          !< t_wall prognostic array
734    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_window_m        !< t_window prognostic array
735    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_green_m         !< t_green prognostic array
736
737!-- Surface and material parameters classes (surface_type)
738!-- albedo, emissivity, lambda_surf, roughness, thickness, volumetric heat capacity, thermal conductivity
739    INTEGER(iwp)                                   :: n_surface_types      !< number of the wall type categories
740    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: n_surface_params = 9 !< number of parameters for each type of the wall
741    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ialbedo  = 1         !< albedo of the surface
742    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iemiss   = 2         !< emissivity of the surface
743    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdas = 3         !< heat conductivity lambda S between surface and material ( W m-2 K-1 )
744    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irough   = 4         !< roughness length z0 for movements
745    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iroughh  = 5         !< roughness length z0h for scalars (heat, humidity,...)
746    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: icsurf   = 6         !< Surface skin layer heat capacity (J m-2 K-1 )
747    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ithick   = 7         !< thickness of the surface (wall, roof, land)  ( m )
748    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irhoC    = 8         !< volumetric heat capacity rho*C of the material ( J m-3 K-1 )
749    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdah = 9         !< thermal conductivity lambda H of the wall (W m-1 K-1 )
750    CHARACTER(12), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       :: surface_type_names   !< names of wall types (used only for reports)
751    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE        :: surface_type_codes   !< codes of wall types
752    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: surface_params       !< parameters of wall types
753
754   
755!-- interfaces of subroutines accessed from outside of this module
756    INTERFACE usm_boundary_condition
757       MODULE PROCEDURE usm_boundary_condition
758    END INTERFACE usm_boundary_condition
759
760    INTERFACE usm_check_data_output
761       MODULE PROCEDURE usm_check_data_output
762    END INTERFACE usm_check_data_output
763   
764    INTERFACE usm_check_parameters
765       MODULE PROCEDURE usm_check_parameters
766    END INTERFACE usm_check_parameters
767   
768    INTERFACE usm_data_output_3d
769       MODULE PROCEDURE usm_data_output_3d
770    END INTERFACE usm_data_output_3d
771   
772    INTERFACE usm_define_netcdf_grid
773       MODULE PROCEDURE usm_define_netcdf_grid
774    END INTERFACE usm_define_netcdf_grid
775
776    INTERFACE usm_init_urban_surface
777       MODULE PROCEDURE usm_init_urban_surface
778    END INTERFACE usm_init_urban_surface
779
780    INTERFACE usm_material_heat_model
781       MODULE PROCEDURE usm_material_heat_model
782    END INTERFACE usm_material_heat_model
783   
784    INTERFACE usm_green_heat_model
785       MODULE PROCEDURE usm_green_heat_model
786    END INTERFACE usm_green_heat_model
787   
788    INTERFACE usm_parin
789       MODULE PROCEDURE usm_parin
790    END INTERFACE usm_parin
791   
792    INTERFACE usm_temperature_near_surface
793       MODULE PROCEDURE usm_temperature_near_surface
794    END INTERFACE usm_temperature_near_surface
795
796    INTERFACE usm_rrd_local
797       MODULE PROCEDURE usm_rrd_local
798    END INTERFACE usm_rrd_local
799
800    INTERFACE usm_surface_energy_balance
801       MODULE PROCEDURE usm_surface_energy_balance
802    END INTERFACE usm_surface_energy_balance
803   
804    INTERFACE usm_swap_timelevel
805       MODULE PROCEDURE usm_swap_timelevel
806    END INTERFACE usm_swap_timelevel
807       
808    INTERFACE usm_wrd_local
809       MODULE PROCEDURE usm_wrd_local
810    END INTERFACE usm_wrd_local
811
812    INTERFACE usm_allocate_surface
813       MODULE PROCEDURE usm_allocate_surface
814    END INTERFACE usm_allocate_surface
815
816    INTERFACE usm_average_3d_data
817       MODULE PROCEDURE usm_average_3d_data
818    END INTERFACE usm_average_3d_data
819
820   
821    SAVE
822
823    PRIVATE 
824   
825!-- Public functions
826    PUBLIC usm_boundary_condition, usm_check_parameters, usm_init_urban_surface,&
827           usm_rrd_local,                                                      & 
828           usm_surface_energy_balance, usm_material_heat_model,                &
829           usm_swap_timelevel, usm_check_data_output, usm_average_3d_data,     &
830           usm_data_output_3d, usm_define_netcdf_grid, usm_parin,              &
831           usm_wrd_local, usm_allocate_surface
832
833!-- Public parameters, constants and initial values
834    PUBLIC usm_anthropogenic_heat, usm_material_model,                          &
835           usm_green_heat_model, usm_temperature_near_surface
836
837
838
839 CONTAINS
840
841!------------------------------------------------------------------------------!
842! Description:
843! ------------
844!> This subroutine creates the necessary indices of the urban surfaces
845!> and plant canopy and it allocates the needed arrays for USM
846!------------------------------------------------------------------------------!
847    SUBROUTINE usm_allocate_surface
848   
849        IMPLICIT NONE
850       
851        INTEGER(iwp) ::  l
852
853!
854!--     Allocate radiation arrays which are part of the new data type.
855!--     For horizontal surfaces.
856        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf(1:surf_usm_h%ns)    )
857        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_l(1:surf_usm_h%ns) )
858!
859!--     For vertical surfaces
860        DO  l = 0, 3
861           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
862           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_l(1:surf_usm_v(l)%ns) )
863        ENDDO
864
865!--     Wall surface model
866!--     allocate arrays for wall surface model and define pointers
867       
868!--     allocate array of wall types and wall parameters
869        ALLOCATE ( surf_usm_h%surface_types(1:surf_usm_h%ns) )
870        DO  l = 0, 3
871           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surface_types(1:surf_usm_v(l)%ns) )
872        ENDDO
873!
874!--     Allocate albedo_type and albedo. Each surface element
875!--     has 3 values, 0: wall fraction, 1: green fraction, 2: window fraction.
876        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo_type(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
877        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo(0:2,1:surf_usm_h%ns)      )
878        surf_usm_h%albedo_type = albedo_type
879        DO  l = 0, 3
880           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo_type(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
881           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
882           surf_usm_v(l)%albedo_type = albedo_type
883        ENDDO       
884
885
886!
887!--     Allocate indoor target temperature for summer and winter
888        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_summer(1:surf_usm_h%ns) )
889        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_winter(1:surf_usm_h%ns) )
890        DO  l = 0, 3
891           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_summer(1:surf_usm_v(l)%ns) )
892           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_winter(1:surf_usm_v(l)%ns) )
893        ENDDO   
894!
895!--     Allocate flag indicating ground floor level surface elements
896        ALLOCATE ( surf_usm_h%ground_level(1:surf_usm_h%ns) ) 
897        DO  l = 0, 3
898           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%ground_level(1:surf_usm_v(l)%ns) )
899        ENDDO   
900!
901!--      Allocate arrays for relative surface fraction.
902!--      0 - wall fraction, 1 - green fraction, 2 - window fraction
903         ALLOCATE( surf_usm_h%frac(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
904         surf_usm_h%frac = 0.0_wp
905         DO  l = 0, 3
906            ALLOCATE( surf_usm_v(l)%frac(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
907            surf_usm_v(l)%frac = 0.0_wp
908         ENDDO
909       
910!--     wall and roof surface parameters. First for horizontal surfaces
911        ALLOCATE ( surf_usm_h%isroof_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
912        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
913        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_window(1:surf_usm_h%ns) )
914        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_green(1:surf_usm_h%ns)  )
915        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface(1:surf_usm_h%ns)       )
916        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_window(1:surf_usm_h%ns)   )
917        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_green(1:surf_usm_h%ns)    )
918        ALLOCATE ( surf_usm_h%transmissivity(1:surf_usm_h%ns)  )
919        ALLOCATE ( surf_usm_h%lai(1:surf_usm_h%ns)             )
920        ALLOCATE ( surf_usm_h%emissivity(0:2,1:surf_usm_h%ns)  )
921        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a(1:surf_usm_h%ns)             )
922        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_green(1:surf_usm_h%ns)       )
923        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_window(1:surf_usm_h%ns)      )
924
925!
926!--     For vertical surfaces.
927        DO  l = 0, 3
928           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
929           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
930           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
931           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_window(1:surf_usm_v(l)%ns)   )
932           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
933           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_green(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
934           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%transmissivity(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
935           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lai(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
936           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%emissivity(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
937           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
938           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_green(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
939           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_window(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
940        ENDDO
941
942!       
943!--     allocate wall and roof material parameters. First for horizontal surfaces
944        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_wall(1:surf_usm_h%ns)               )
945        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_window(1:surf_usm_h%ns)                  )
946        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_green(1:surf_usm_h%ns)                   )
947        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
948        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
949        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
950        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
951        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
952        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)     )
953
954!
955!--     For vertical surfaces.
956        DO  l = 0, 3
957           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_wall(1:surf_usm_v(l)%ns)               )
958           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_window(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
959           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_green(1:surf_usm_v(l)%ns)                   )
960           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
961           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
962           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
963           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
964           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
965           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
966        ENDDO
967
968!--     allocate wall and roof layers sizes. For horizontal surfaces.
969        ALLOCATE ( zwn(nzb_wall:nzt_wall) )
970        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
971        ALLOCATE ( zwn_window(nzb_wall:nzt_wall) )
972        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
973        ALLOCATE ( zwn_green(nzb_wall:nzt_wall) )
974        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
975        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
976        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
977        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
978        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)            )
979        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
980        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
981        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
982        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
983        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
984        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
985        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
986        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
987!
988!--     For vertical surfaces.
989        DO  l = 0, 3
990           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
991           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
992           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
993           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
994           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
995           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
996           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)            )
997           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
998           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
999           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1000           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1001           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1002           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1003           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1004           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1005        ENDDO
1006
1007!--     allocate wall and roof temperature arrays, for horizontal walls
1008#if defined( __nopointer )
1009        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h ) )                                     &
1010           ALLOCATE ( t_surf_h(1:surf_usm_h%ns) )
1011        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_p ) )                                   &
1012           ALLOCATE ( t_surf_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1013        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h ) )                                     &           
1014           ALLOCATE ( t_wall_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1015        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_p ) )                                   &           
1016           ALLOCATE ( t_wall_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1017        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h ) )                              &
1018           ALLOCATE ( t_surf_window_h(1:surf_usm_h%ns) )
1019        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_p ) )                            &
1020           ALLOCATE ( t_surf_window_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1021        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h ) )                                   &           
1022           ALLOCATE ( t_window_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1023        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_p ) )                                 &           
1024           ALLOCATE ( t_window_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1025        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h ) )                               &
1026           ALLOCATE ( t_surf_green_h(1:surf_usm_h%ns) )
1027        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_p ) )                             &
1028           ALLOCATE ( t_surf_green_h_p(1:surf_usm_h%ns) )           
1029        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h ) )                                    &           
1030           ALLOCATE ( t_green_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1031        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_p ) )                                  &           
1032           ALLOCATE ( t_green_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1033        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h ) )                                &
1034           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h(1:surf_usm_h%ns) )
1035        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_p ) )                              &
1036           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1037#else
1038!
1039!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1040!--     might be already allocated.
1041        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_1 ) )                                   &
1042           ALLOCATE ( t_surf_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1043        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_2 ) )                                   &
1044           ALLOCATE ( t_surf_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1045        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_1 ) )                                   &           
1046           ALLOCATE ( t_wall_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1047        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_2 ) )                                   &           
1048           ALLOCATE ( t_wall_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1049        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_1 ) )                            &
1050           ALLOCATE ( t_surf_window_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1051        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_2 ) )                            &
1052           ALLOCATE ( t_surf_window_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1053        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_1 ) )                                 &           
1054           ALLOCATE ( t_window_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1055        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_2 ) )                                 &           
1056           ALLOCATE ( t_window_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1057        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_1 ) )                             &
1058           ALLOCATE ( t_surf_green_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1059        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_2 ) )                             &
1060           ALLOCATE ( t_surf_green_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1061        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_1 ) )                                  &           
1062           ALLOCATE ( t_green_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1063        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_2 ) )                                  &           
1064           ALLOCATE ( t_green_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1065        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_1 ) )                              &
1066           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1067        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_2 ) )                              &
1068           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1069!           
1070!--     initial assignment of the pointers
1071        t_wall_h    => t_wall_h_1;    t_wall_h_p    => t_wall_h_2
1072        t_window_h    => t_window_h_1;    t_window_h_p    => t_window_h_2
1073        t_green_h    => t_green_h_1;    t_green_h_p    => t_green_h_2
1074        t_surf_h => t_surf_h_1; t_surf_h_p => t_surf_h_2           
1075        t_surf_window_h => t_surf_window_h_1; t_surf_window_h_p => t_surf_window_h_2 
1076        t_surf_green_h => t_surf_green_h_1; t_surf_green_h_p => t_surf_green_h_2           
1077        t_surf_10cm_h => t_surf_10cm_h_1; t_surf_10cm_h_p => t_surf_10cm_h_2 
1078 
1079#endif
1080
1081!--     allocate wall and roof temperature arrays, for vertical walls if required
1082#if defined( __nopointer )
1083        DO  l = 0, 3
1084           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v(l)%t ) )                             &
1085              ALLOCATE ( t_surf_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1086           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_p(l)%t ) )                           &
1087              ALLOCATE ( t_surf_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1088           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v(l)%t ) )                             &
1089              ALLOCATE ( t_wall_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1090           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_p(l)%t ) )                           &                 
1091              ALLOCATE ( t_wall_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1092           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v(l)%t ) )                      &
1093              ALLOCATE ( t_surf_window_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1094           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_p(l)%t ) )                    &
1095              ALLOCATE ( t_surf_window_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1096           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v(l)%t ) )                           &
1097              ALLOCATE ( t_window_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1098           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_p(l)%t ) )                         &                 
1099              ALLOCATE ( t_window_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1100           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v(l)%t ) )                            &
1101              ALLOCATE ( t_green_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1102           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_p(l)%t ) )                          &                 
1103              ALLOCATE ( t_green_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1104           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v(l)%t ) )                       &
1105              ALLOCATE ( t_surf_green_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1106           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_p(l)%t ) )                     &
1107              ALLOCATE ( t_surf_green_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1108           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v(l)%t ) )                        &
1109              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1110           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_p(l)%t ) )                        &
1111              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1112        ENDDO
1113#else
1114!
1115!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1116!--     might be already allocated.
1117        DO  l = 0, 3
1118           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_1(l)%t ) )                           &
1119              ALLOCATE ( t_surf_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1120           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_2(l)%t ) )                           &
1121              ALLOCATE ( t_surf_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1122           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_1(l)%t ) )                           &           
1123              ALLOCATE ( t_wall_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1124           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_2(l)%t ) )                           &           
1125              ALLOCATE ( t_wall_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1126           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_1(l)%t ) )                    &
1127              ALLOCATE ( t_surf_window_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1128           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_2(l)%t ) )                    &
1129              ALLOCATE ( t_surf_window_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1130           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_1(l)%t ) )                         &           
1131              ALLOCATE ( t_window_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1132           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_2(l)%t ) )                         &           
1133              ALLOCATE ( t_window_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1134           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_1(l)%t ) )                     &
1135              ALLOCATE ( t_surf_green_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1136           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_2(l)%t ) )                     &
1137              ALLOCATE ( t_surf_green_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1138           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_1(l)%t ) )                          &           
1139              ALLOCATE ( t_green_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1140           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_2(l)%t ) )                          &           
1141              ALLOCATE ( t_green_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1142           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_1(l)%t ) )                     &
1143              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1144           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_2(l)%t ) )                     &
1145              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1146        ENDDO
1147!
1148!--     initial assignment of the pointers
1149        t_wall_v    => t_wall_v_1;    t_wall_v_p    => t_wall_v_2
1150        t_surf_v => t_surf_v_1; t_surf_v_p => t_surf_v_2
1151        t_window_v    => t_window_v_1;    t_window_v_p    => t_window_v_2
1152        t_green_v    => t_green_v_1;    t_green_v_p    => t_green_v_2
1153        t_surf_window_v => t_surf_window_v_1; t_surf_window_v_p => t_surf_window_v_2
1154        t_surf_green_v => t_surf_green_v_1; t_surf_green_v_p => t_surf_green_v_2
1155        t_surf_10cm_v => t_surf_10cm_v_1; t_surf_10cm_v_p => t_surf_10cm_v_2
1156
1157#endif
1158!
1159!--     Allocate intermediate timestep arrays. For horizontal surfaces.
1160        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_m(1:surf_usm_h%ns)                  )
1161        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1162        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_window_m(1:surf_usm_h%ns)             )
1163        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1164        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1165        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_green_m(1:surf_usm_h%ns)              )
1166
1167!
1168!--     Set inital values for prognostic quantities
1169        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_m = 0.0_wp
1170        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_wall_m    ) )  surf_usm_h%tt_wall_m    = 0.0_wp
1171        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1172        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_window_m    )      )  surf_usm_h%tt_window_m         = 0.0_wp
1173        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_green_m    )       )  surf_usm_h%tt_green_m          = 0.0_wp
1174        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_green_m )  )  surf_usm_h%tt_surface_green_m  = 0.0_wp
1175!
1176!--     Now, for vertical surfaces
1177        DO  l = 0, 3
1178           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_m(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
1179           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1180           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_m = 0.0_wp
1181           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_wall_m    ) )  surf_usm_v(l)%tt_wall_m    = 0.0_wp
1182           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
1183           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1184           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1185           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_window_m  ) )  surf_usm_v(l)%tt_window_m    = 0.0_wp
1186           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1187           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m = 0.0_wp
1188           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1189           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_green_m   ) )  surf_usm_v(l)%tt_green_m    = 0.0_wp
1190        ENDDO
1191
1192!--     allocate wall heat flux output array and set initial values. For horizontal surfaces
1193!         ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf(1:surf_usm_h%ns)    )  !can be removed
1194        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1195        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1196        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1197        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green(1:surf_usm_h%ns) )
1198        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1199        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1200        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf    ) )  surf_usm_h%wshf    = 0.0_wp
1201        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf_eb ) )  surf_usm_h%wshf_eb = 0.0_wp
1202        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb ) )  surf_usm_h%wghf_eb = 0.0_wp
1203        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_window ) )  surf_usm_h%wghf_eb_window = 0.0_wp
1204        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_green ) )  surf_usm_h%wghf_eb_green = 0.0_wp
1205        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb ) )  surf_usm_h%iwghf_eb = 0.0_wp
1206        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_h%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1207!
1208!--     Now, for vertical surfaces
1209        DO  l = 0, 3
1210!            ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )    ! can be removed
1211           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1212           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1213           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1214           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1215           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1216           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1217           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf    ) )  surf_usm_v(l)%wshf    = 0.0_wp
1218           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wshf_eb = 0.0_wp
1219           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb = 0.0_wp
1220           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_window = 0.0_wp
1221           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_green = 0.0_wp
1222           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb = 0.0_wp
1223           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1224        ENDDO
1225       
1226    END SUBROUTINE usm_allocate_surface
1227
1228
1229!------------------------------------------------------------------------------!
1230! Description:
1231! ------------
1232!> Sum up and time-average urban surface output quantities as well as allocate
1233!> the array necessary for storing the average.
1234!------------------------------------------------------------------------------!
1235    SUBROUTINE usm_average_3d_data( mode, variable )
1236
1237        IMPLICIT NONE
1238
1239        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) ::  mode
1240        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) :: variable
1241 
1242        INTEGER(iwp)                                       :: i, j, k, l, m, ids, idsint, iwl, istat
1243        CHARACTER (len=varnamelength)                      :: var, surfid
1244        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5
1245        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
1246        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint = (/ iup_u, isouth_u, inorth_u, iwest_u, ieast_u /)
1247
1248!--     find the real name of the variable
1249        ids = -1
1250        var = TRIM(variable)
1251        DO i = 0, nd-1
1252            k = len(TRIM(var))
1253            j = len(TRIM(dirname(i)))
1254            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
1255                ids = i
1256                idsint = dirint(ids)
1257                var = var(:k-j)
1258                EXIT
1259            ENDIF
1260        ENDDO
1261        IF ( ids == -1 )  THEN
1262            var = TRIM(variable)
1263        ENDIF
1264        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
1265!--          wall layers
1266            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1267            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1268                var = var(1:10)
1269            ELSE
1270!--             wrong wall layer index
1271                RETURN
1272            ENDIF
1273        ENDIF
1274        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
1275!--          wall layers
1276            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1277            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1278                var = var(1:12)
1279            ELSE
1280!--             wrong window layer index
1281                RETURN
1282            ENDIF
1283        ENDIF
1284        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
1285!--          wall layers
1286            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1287            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1288                var = var(1:11)
1289            ELSE
1290!--             wrong green layer index
1291                RETURN
1292            ENDIF
1293        ENDIF
1294
1295        IF ( mode == 'allocate' )  THEN
1296           
1297           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1298               
1299                CASE ( 'usm_rad_net' )
1300!--                 array of complete radiation balance
1301                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%rad_net_av) )  THEN
1302                        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_av(1:surf_usm_h%ns) )
1303                        surf_usm_h%rad_net_av = 0.0_wp
1304                    ENDIF
1305                    DO  l = 0, 3
1306                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%rad_net_av) )  THEN
1307                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1308                           surf_usm_v(l)%rad_net_av = 0.0_wp
1309                       ENDIF
1310                    ENDDO
1311                   
1312                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1313!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1314                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinsw_av) )  THEN
1315                        ALLOCATE( surfinsw_av(nsurfl) )
1316                        surfinsw_av = 0.0_wp
1317                    ENDIF
1318
1319                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1320!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1321                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlw_av) )  THEN
1322                        ALLOCATE( surfinlw_av(nsurfl) )
1323                        surfinlw_av = 0.0_wp
1324                    ENDIF
1325
1326                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1327!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1328                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdir_av) )  THEN
1329                        ALLOCATE( surfinswdir_av(nsurfl) )
1330                        surfinswdir_av = 0.0_wp
1331                    ENDIF
1332
1333                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1334!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1335                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdif_av) )  THEN
1336                        ALLOCATE( surfinswdif_av(nsurfl) )
1337                        surfinswdif_av = 0.0_wp
1338                    ENDIF
1339
1340                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1341!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1342                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswref_av) )  THEN
1343                        ALLOCATE( surfinswref_av(nsurfl) )
1344                        surfinswref_av = 0.0_wp
1345                    ENDIF
1346
1347                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1348!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1349                   IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwdif_av) )  THEN
1350                        ALLOCATE( surfinlwdif_av(nsurfl) )
1351                        surfinlwdif_av = 0.0_wp
1352                    ENDIF
1353
1354                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1355!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1356                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwref_av) )  THEN
1357                        ALLOCATE( surfinlwref_av(nsurfl) )
1358                        surfinlwref_av = 0.0_wp
1359                    ENDIF
1360
1361                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1362!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1363                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutsw_av) )  THEN
1364                        ALLOCATE( surfoutsw_av(nsurfl) )
1365                        surfoutsw_av = 0.0_wp
1366                    ENDIF
1367
1368                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1369!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1370                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutlw_av) )  THEN
1371                        ALLOCATE( surfoutlw_av(nsurfl) )
1372                        surfoutlw_av = 0.0_wp
1373                    ENDIF
1374                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1375!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1376                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfins_av) )  THEN
1377                        ALLOCATE( surfins_av(nsurfl) )
1378                        surfins_av = 0.0_wp
1379                    ENDIF
1380                                   
1381                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1382!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1383                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinl_av) )  THEN
1384                        ALLOCATE( surfinl_av(nsurfl) )
1385                        surfinl_av = 0.0_wp
1386                    ENDIF
1387                                   
1388                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1389!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1390                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%surfhf_av) )  THEN
1391                        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1392                        surf_usm_h%surfhf_av = 0.0_wp
1393                    ENDIF
1394                    DO  l = 0, 3
1395                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%surfhf_av) )  THEN
1396                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1397                           surf_usm_v(l)%surfhf_av = 0.0_wp
1398                       ENDIF
1399                    ENDDO
1400
1401                CASE ( 'usm_wshf' )
1402!--                 array of sensible heat flux from surfaces
1403!--                 land surfaces
1404                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wshf_eb_av) )  THEN
1405                        ALLOCATE( surf_usm_h%wshf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1406                        surf_usm_h%wshf_eb_av = 0.0_wp
1407                    ENDIF
1408                    DO  l = 0, 3
1409                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wshf_eb_av) )  THEN
1410                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1411                           surf_usm_v(l)%wshf_eb_av = 0.0_wp
1412                       ENDIF
1413                    ENDDO
1414!
1415!--             Please note, the following output quantities belongs to the
1416!--             individual tile fractions - ground heat flux at wall-, window-,
1417!--             and green fraction. Aggregated ground-heat flux is treated
1418!--             accordingly in average_3d_data, sum_up_3d_data, etc..
1419                CASE ( 'usm_wghf' )
1420!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1421                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_av) )  THEN
1422                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1423                        surf_usm_h%wghf_eb_av = 0.0_wp
1424                    ENDIF
1425                    DO  l = 0, 3
1426                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_av) )  THEN
1427                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1428                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_av = 0.0_wp
1429                       ENDIF
1430                    ENDDO
1431
1432                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1433!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1434                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_window_av) )  THEN
1435                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1436                        surf_usm_h%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1437                    ENDIF
1438                    DO  l = 0, 3
1439                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av) )  THEN
1440                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1441                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1442                       ENDIF
1443                    ENDDO
1444
1445                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1446!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1447                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_green_av) )  THEN
1448                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1449                        surf_usm_h%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1450                    ENDIF
1451                    DO  l = 0, 3
1452                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av) )  THEN
1453                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1454                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1455                       ENDIF
1456                    ENDDO
1457
1458                CASE ( 'usm_iwghf' )
1459!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1460                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_av) )  THEN
1461                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1462                        surf_usm_h%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1463                    ENDIF
1464                    DO  l = 0, 3
1465                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av) )  THEN
1466                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1467                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1468                       ENDIF
1469                    ENDDO
1470
1471                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1472!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1473                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1474                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1475                        surf_usm_h%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1476                    ENDIF
1477                    DO  l = 0, 3
1478                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1479                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1480                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1481                       ENDIF
1482                    ENDDO
1483                   
1484                CASE ( 'usm_t_surf' )
1485!--                 surface temperature for surfaces
1486                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_av) )  THEN
1487                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1488                        surf_usm_h%t_surf_av = 0.0_wp
1489                    ENDIF
1490                    DO  l = 0, 3
1491                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_av) )  THEN
1492                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1493                           surf_usm_v(l)%t_surf_av = 0.0_wp
1494                       ENDIF
1495                    ENDDO
1496
1497                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1498!--                 surface temperature for window surfaces
1499                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_window_av) )  THEN
1500                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1501                        surf_usm_h%t_surf_window_av = 0.0_wp
1502                    ENDIF
1503                    DO  l = 0, 3
1504                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_window_av) )  THEN
1505                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1506                           surf_usm_v(l)%t_surf_window_av = 0.0_wp
1507                       ENDIF
1508                    ENDDO
1509                   
1510                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1511!--                 surface temperature for green surfaces
1512                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_green_av) )  THEN
1513                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1514                        surf_usm_h%t_surf_green_av = 0.0_wp
1515                    ENDIF
1516                    DO  l = 0, 3
1517                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_green_av) )  THEN
1518                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1519                           surf_usm_v(l)%t_surf_green_av = 0.0_wp
1520                       ENDIF
1521                    ENDDO
1522               
1523                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1524!--                 near surface temperature for whole surfaces
1525                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_10cm_av) )  THEN
1526                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_h%ns) )
1527                        surf_usm_h%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1528                    ENDIF
1529                    DO  l = 0, 3
1530                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av) )  THEN
1531                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1532                           surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1533                       ENDIF
1534                    ENDDO
1535
1536                CASE ( 'usm_t_wall' )
1537!--                 wall temperature for iwl layer of walls and land
1538                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_wall_av) )  THEN
1539                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1540                        surf_usm_h%t_wall_av = 0.0_wp
1541                    ENDIF
1542                    DO  l = 0, 3
1543                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_wall_av) )  THEN
1544                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1545                           surf_usm_v(l)%t_wall_av = 0.0_wp
1546                       ENDIF
1547                    ENDDO
1548
1549                CASE ( 'usm_t_window' )
1550!--                 window temperature for iwl layer of walls and land
1551                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_window_av) )  THEN
1552                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1553                        surf_usm_h%t_window_av = 0.0_wp
1554                    ENDIF
1555                    DO  l = 0, 3
1556                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_window_av) )  THEN
1557                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1558                           surf_usm_v(l)%t_window_av = 0.0_wp
1559                       ENDIF
1560                    ENDDO
1561
1562                CASE ( 'usm_t_green' )
1563!--                 green temperature for iwl layer of walls and land
1564                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_green_av) )  THEN
1565                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1566                        surf_usm_h%t_green_av = 0.0_wp
1567                    ENDIF
1568                    DO  l = 0, 3
1569                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_green_av) )  THEN
1570                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1571                           surf_usm_v(l)%t_green_av = 0.0_wp
1572                       ENDIF
1573                    ENDDO
1574
1575               CASE DEFAULT
1576                   CONTINUE
1577
1578           END SELECT
1579
1580        ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1581           
1582           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1583               
1584                CASE ( 'usm_rad_net' )
1585!--                 array of complete radiation balance
1586                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1587                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1588                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) +           &
1589                                          surf_usm_h%rad_net_l(m)
1590                    ENDDO
1591                    DO  l = 0, 3
1592                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1593                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1594                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) +        &
1595                                          surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
1596                       ENDDO
1597                    ENDDO
1598                   
1599                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1600!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1601                    DO l = 1, nsurfl
1602                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1603                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) + surfinsw(l)
1604                        ENDIF
1605                    ENDDO
1606                             
1607                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1608!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1609                    DO l = 1, nsurfl
1610                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1611                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) + surfinlw(l)
1612                        ENDIF
1613                    ENDDO
1614                   
1615                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1616!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1617                    DO l = 1, nsurfl
1618                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1619                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) + surfinswdir(l)
1620                        ENDIF
1621                    ENDDO
1622                   
1623                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1624!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1625                    DO l = 1, nsurfl
1626                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1627                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) + surfinswdif(l)
1628                        ENDIF
1629                    ENDDO
1630                   
1631                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1632!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1633                    DO l = 1, nsurfl
1634                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1635                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) + surfinsw(l) - &
1636                                                surfinswdir(l) - surfinswdif(l)
1637                        ENDIF
1638                    ENDDO
1639
1640                   
1641                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1642!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1643                    DO l = 1, nsurfl
1644                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1645                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) + surfinlwdif(l)
1646                        ENDIF
1647                    ENDDO
1648!                     
1649                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1650!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1651                    DO l = 1, nsurfl
1652                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1653                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) + &
1654                                                surfinlw(l) - surfinlwdif(l)
1655                        ENDIF
1656                    ENDDO
1657                   
1658                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1659!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1660                    DO l = 1, nsurfl
1661                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1662                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) + surfoutsw(l)
1663                        ENDIF
1664                    ENDDO
1665                   
1666                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1667!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1668                    DO l = 1, nsurfl
1669                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1670                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) + surfoutlw(l)
1671                        ENDIF
1672                    ENDDO
1673                   
1674                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1675!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1676                    DO l = 1, nsurfl
1677                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1678                            surfins_av(l) = surfins_av(l) + surfins(l)
1679                        ENDIF
1680                    ENDDO
1681                                   
1682                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1683!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1684                    DO l = 1, nsurfl
1685                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1686                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) + surfinl(l)
1687                        ENDIF
1688                    ENDDO
1689                   
1690                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1691!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1692                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1693                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
1694                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) +            &
1695                                          surf_usm_h%surfhf(m)
1696                    ENDDO
1697                    DO  l = 0, 3
1698                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1699                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
1700                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) +         &
1701                                          surf_usm_v(l)%surfhf(m)
1702                       ENDDO
1703                    ENDDO
1704                   
1705                CASE ( 'usm_wshf' )
1706!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1707                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1708                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
1709                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) +           &
1710                                          surf_usm_h%wshf_eb(m)
1711                    ENDDO
1712                    DO  l = 0, 3
1713                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1714                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
1715                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) +        &
1716                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
1717                       ENDDO
1718                    ENDDO
1719                   
1720                CASE ( 'usm_wghf' )
1721!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1722                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1723                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
1724                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) +           &
1725                                          surf_usm_h%wghf_eb(m)
1726                    ENDDO
1727                    DO  l = 0, 3
1728                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1729                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
1730                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) +        &
1731                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
1732                       ENDDO
1733                    ENDDO
1734                   
1735                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1736!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1737                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1738                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
1739                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) +           &
1740                                          surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
1741                    ENDDO
1742                    DO  l = 0, 3
1743                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1744                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
1745                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) +        &
1746                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
1747                       ENDDO
1748                    ENDDO
1749
1750                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1751!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1752                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1753                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
1754                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) +           &
1755                                          surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
1756                    ENDDO
1757                    DO  l = 0, 3
1758                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1759                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
1760                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) +        &
1761                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
1762                       ENDDO
1763                    ENDDO
1764                   
1765                CASE ( 'usm_iwghf' )
1766!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1767                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1768                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
1769                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) +           &
1770                                          surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1771                    ENDDO
1772                    DO  l = 0, 3
1773                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1774                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
1775                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) +        &
1776                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1777                       ENDDO
1778                    ENDDO
1779                   
1780                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1781!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1782                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1783                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
1784                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) +           &
1785                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
1786                    ENDDO
1787                    DO  l = 0, 3
1788                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1789                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
1790                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) +        &
1791                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
1792                       ENDDO
1793                    ENDDO
1794                   
1795                CASE ( 'usm_t_surf' )
1796!--                 surface temperature for surfaces
1797                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1798                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
1799                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) +            &
1800                                          t_surf_h(m)
1801                    ENDDO
1802                    DO  l = 0, 3
1803                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1804                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
1805                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) +         &
1806                                          t_surf_v(l)%t(m)
1807                       ENDDO
1808                    ENDDO
1809                   
1810                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1811!--                 surface temperature for window surfaces
1812                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1813                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
1814                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) +            &
1815                                          t_surf_window_h(m)
1816                    ENDDO
1817                    DO  l = 0, 3
1818                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1819                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
1820                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) +         &
1821                                          t_surf_window_v(l)%t(m)
1822                       ENDDO
1823                    ENDDO
1824                   
1825                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1826!--                 surface temperature for green surfaces
1827                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1828                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
1829                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) +            &
1830                                          t_surf_green_h(m)
1831                    ENDDO
1832                    DO  l = 0, 3
1833                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1834                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
1835                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) +         &
1836                                          t_surf_green_v(l)%t(m)
1837                       ENDDO
1838                    ENDDO
1839               
1840                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1841!--                 near surface temperature for whole surfaces
1842                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1843                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
1844                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) +            &
1845                                          t_surf_10cm_h(m)
1846                    ENDDO
1847                    DO  l = 0, 3
1848                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1849                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
1850                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) +         &
1851                                          t_surf_10cm_v(l)%t(m)
1852                       ENDDO
1853                    ENDDO
1854
1855                   
1856                CASE ( 'usm_t_wall' )
1857!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
1858                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1859                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
1860                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) +        &
1861                                          t_wall_h(iwl,m)
1862                    ENDDO
1863                    DO  l = 0, 3
1864                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1865                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
1866                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) +     &
1867                                          t_wall_v(l)%t(iwl,m)
1868                       ENDDO
1869                    ENDDO
1870                   
1871                CASE ( 'usm_t_window' )
1872!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
1873                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1874                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
1875                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) +        &
1876                                          t_window_h(iwl,m)
1877                    ENDDO
1878                    DO  l = 0, 3
1879                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1880                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
1881                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) +     &
1882                                          t_window_v(l)%t(iwl,m)
1883                       ENDDO
1884                    ENDDO
1885
1886                CASE ( 'usm_t_green' )
1887!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
1888                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1889                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
1890                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) +        &
1891                                          t_green_h(iwl,m)
1892                    ENDDO
1893                    DO  l = 0, 3
1894                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1895                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
1896                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) +     &
1897                                          t_green_v(l)%t(iwl,m)
1898                       ENDDO
1899                    ENDDO
1900
1901                CASE DEFAULT
1902                    CONTINUE
1903
1904           END SELECT
1905
1906        ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
1907           
1908           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1909               
1910                CASE ( 'usm_rad_net' )
1911!--                 array of complete radiation balance
1912                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1913                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1914                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) /           &
1915                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1916                    ENDDO
1917                    DO  l = 0, 3
1918                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1919                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1920                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) /        &
1921                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1922                       ENDDO
1923                    ENDDO
1924                   
1925                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1926!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1927                    DO l = 1, nsurfl
1928                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1929                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1930                        ENDIF
1931                    ENDDO
1932                             
1933                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1934!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1935                    DO l = 1, nsurfl
1936                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1937                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1938                        ENDIF
1939                    ENDDO
1940                   
1941                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1942!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1943                    DO l = 1, nsurfl
1944                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1945                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1946                        ENDIF
1947                    ENDDO
1948                   
1949                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1950!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1951                    DO l = 1, nsurfl
1952                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1953                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1954                        ENDIF
1955                    ENDDO
1956                   
1957                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1958!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1959                    DO l = 1, nsurfl
1960                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1961                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1962                        ENDIF
1963                    ENDDO
1964                   
1965                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1966!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1967                    DO l = 1, nsurfl
1968                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1969                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1970                        ENDIF
1971                    ENDDO
1972                   
1973                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1974!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1975                    DO l = 1, nsurfl
1976                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1977                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1978                        ENDIF
1979                    ENDDO
1980                   
1981                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1982!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1983                    DO l = 1, nsurfl
1984                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1985                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1986                        ENDIF
1987                    ENDDO
1988                   
1989                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1990!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1991                    DO l = 1, nsurfl
1992                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1993                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1994                        ENDIF
1995                    ENDDO
1996                   
1997                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1998!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1999                    DO l = 1, nsurfl
2000                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2001                            surfins_av(l) = surfins_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2002                        ENDIF
2003                    ENDDO
2004                                   
2005                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2006!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2007                    DO l = 1, nsurfl
2008                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2009                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2010                        ENDIF
2011                    ENDDO
2012                   
2013                CASE ( 'usm_rad_hf' )
2014!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
2015                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2016                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
2017                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) /            &
2018                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2019                    ENDDO
2020                    DO  l = 0, 3
2021                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2022                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
2023                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) /         &
2024                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2025                       ENDDO
2026                    ENDDO
2027                   
2028                CASE ( 'usm_wshf' )
2029!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2030                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2031                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
2032                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) /           &
2033                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2034                    ENDDO
2035                    DO  l = 0, 3
2036                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2037                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
2038                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) /        &
2039                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2040                       ENDDO
2041                    ENDDO
2042                   
2043                CASE ( 'usm_wghf' )
2044!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
2045                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2046                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
2047                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) /           &
2048                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2049                    ENDDO
2050                    DO  l = 0, 3
2051                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2052                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
2053                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) /        &
2054                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2055                       ENDDO
2056                    ENDDO
2057                   
2058                CASE ( 'usm_wghf_window' )
2059!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
2060                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2061                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
2062                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) /           &
2063                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2064                    ENDDO
2065                    DO  l = 0, 3
2066                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2067                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
2068                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) /        &
2069                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2070                       ENDDO
2071                    ENDDO
2072
2073                CASE ( 'usm_wghf_green' )
2074!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
2075                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2076                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
2077                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) /           &
2078                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2079                    ENDDO
2080                    DO  l = 0, 3
2081                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2082                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
2083                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) /        &
2084                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2085                       ENDDO
2086                    ENDDO
2087
2088                CASE ( 'usm_iwghf' )
2089!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
2090                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2091                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
2092                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) /           &
2093                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2094                    ENDDO
2095                    DO  l = 0, 3
2096                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2097                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
2098                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) /        &
2099                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2100                       ENDDO
2101                    ENDDO
2102                   
2103                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
2104!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
2105                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2106                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
2107                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) /           &
2108                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2109                    ENDDO
2110                    DO  l = 0, 3
2111                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2112                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
2113                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) /        &
2114                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2115                       ENDDO
2116                    ENDDO
2117                   
2118                CASE ( 'usm_t_surf' )
2119!--                 surface temperature for surfaces
2120                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2121                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
2122                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) /            &
2123                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2124                    ENDDO
2125                    DO  l = 0, 3
2126                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2127                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
2128                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) /         &
2129                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2130                       ENDDO
2131                    ENDDO
2132                   
2133                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
2134!--                 surface temperature for window surfaces
2135                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2136                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
2137                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) /            &
2138                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2139                    ENDDO
2140                    DO  l = 0, 3
2141                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2142                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
2143                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) /         &
2144                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2145                       ENDDO
2146                    ENDDO
2147                   
2148                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
2149!--                 surface temperature for green surfaces
2150                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2151                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
2152                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) /            &
2153                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2154                    ENDDO
2155                    DO  l = 0, 3
2156                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2157                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
2158                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) /         &
2159                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2160                       ENDDO
2161                    ENDDO
2162                   
2163                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
2164!--                 near surface temperature for whole surfaces
2165                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2166                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
2167                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) /            &
2168                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2169                    ENDDO
2170                    DO  l = 0, 3
2171                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2172                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
2173                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) /         &
2174                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2175                       ENDDO
2176                    ENDDO
2177                   
2178                CASE ( 'usm_t_wall' )
2179!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2180                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2181                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2182                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) /        &
2183                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2184                    ENDDO
2185                    DO  l = 0, 3
2186                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2187                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2188                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) /     &
2189                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2190                       ENDDO
2191                    ENDDO
2192
2193                CASE ( 'usm_t_window' )
2194!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2195                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2196                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2197                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) /        &
2198                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2199                    ENDDO
2200                    DO  l = 0, 3
2201                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2202                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2203                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) /     &
2204                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2205                       ENDDO
2206                    ENDDO
2207
2208                CASE ( 'usm_t_green' )
2209!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2210                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2211                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2212                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) /        &
2213                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2214                    ENDDO
2215                    DO  l = 0, 3
2216                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2217                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2218                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) /     &
2219                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2220                       ENDDO
2221                    ENDDO
2222
2223
2224           END SELECT
2225
2226        ENDIF
2227
2228    END SUBROUTINE usm_average_3d_data
2229
2230
2231
2232!------------------------------------------------------------------------------!
2233! Description:
2234! ------------
2235!> Set internal Neumann boundary condition at outer soil grid points
2236!> for temperature and humidity.
2237!------------------------------------------------------------------------------!
2238 SUBROUTINE usm_boundary_condition
2239 
2240    IMPLICIT NONE
2241
2242    INTEGER(iwp) :: i      !< grid index x-direction
2243    INTEGER(iwp) :: ioff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2244    INTEGER(iwp) :: j      !< grid index y-direction
2245    INTEGER(iwp) :: joff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2246    INTEGER(iwp) :: k      !< grid index z-direction
2247    INTEGER(iwp) :: koff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2248    INTEGER(iwp) :: l      !< running index surface-orientation
2249    INTEGER(iwp) :: m      !< running index surface elements
2250
2251    koff = surf_usm_h%koff
2252    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2253       i = surf_usm_h%i(m)
2254       j = surf_usm_h%j(m)
2255       k = surf_usm_h%k(m)
2256       pt(k+koff,j,i) = pt(k,j,i)
2257    ENDDO
2258
2259    DO  l = 0, 3
2260       ioff = surf_usm_v(l)%ioff
2261       joff = surf_usm_v(l)%joff
2262       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2263          i = surf_usm_v(l)%i(m)
2264          j = surf_usm_v(l)%j(m)
2265          k = surf_usm_v(l)%k(m)
2266          pt(k,j+joff,i+ioff) = pt(k,j,i)
2267       ENDDO
2268    ENDDO
2269
2270 END SUBROUTINE usm_boundary_condition
2271
2272
2273!------------------------------------------------------------------------------!
2274!
2275! Description:
2276! ------------
2277!> Subroutine checks variables and assigns units.
2278!> It is called out from subroutine check_parameters.
2279!------------------------------------------------------------------------------!
2280    SUBROUTINE usm_check_data_output( variable, unit )
2281       
2282        IMPLICIT NONE
2283 
2284        CHARACTER (len=*),INTENT(IN)    ::  variable !:
2285        CHARACTER (len=*),INTENT(OUT)   ::  unit     !:
2286       
2287        CHARACTER (len=varnamelength)   :: var
2288
2289        var = TRIM(variable)
2290        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.        &
2291             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.    &
2292             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR. &
2293             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR. &
2294             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.     &
2295             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.     &
2296             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                             &
2297             var(1:9)  == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_' .OR.                 &
2298             var(1:16) == 'usm_wghf_window_' .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.     &
2299             var(1:10) == 'usm_iwghf_' .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' )  THEN
2300            unit = 'W/m2'
2301        ELSE IF ( var(1:10) == 'usm_t_surf'   .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall' .OR.         &
2302                  var(1:12) == 'usm_t_window' .OR. var(1:17) == 'usm_t_surf_window' .OR.  &
2303                  var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                   &
2304                  var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.                                         &
2305                  var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm')  THEN
2306            unit = 'K'
2307        ELSE IF ( var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.              & 
2308                  var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.           &
2309                  var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.     &
2310                  var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' )  THEN
2311            unit = '1'
2312        ELSE
2313            unit = 'illegal'
2314        ENDIF
2315
2316    END SUBROUTINE usm_check_data_output
2317
2318
2319!------------------------------------------------------------------------------!
2320! Description:
2321! ------------
2322!> Check parameters routine for urban surface model
2323!------------------------------------------------------------------------------!
2324    SUBROUTINE usm_check_parameters
2325   
2326       USE control_parameters,                                                 &
2327           ONLY:  bc_pt_b, bc_q_b, constant_flux_layer, large_scale_forcing,   &
2328                  lsf_surf, topography
2329
2330!
2331!--    Dirichlet boundary conditions are required as the surface fluxes are
2332!--    calculated from the temperature/humidity gradients in the urban surface
2333!--    model
2334       IF ( bc_pt_b == 'neumann'   .OR.   bc_q_b == 'neumann' )  THEN
2335          message_string = 'urban surface model requires setting of '//        &
2336                           'bc_pt_b = "dirichlet" and '//                      &
2337                           'bc_q_b  = "dirichlet"'
2338          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0590', 1, 2, 0, 6, 0 )
2339       ENDIF
2340
2341       IF ( .NOT.  constant_flux_layer )  THEN
2342          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2343                           'constant_flux_layer = .T.'
2344          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2345       ENDIF
2346
2347       IF (  .NOT.  radiation )  THEN
2348          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2349                           'the radiation model to be switched on'
2350          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2351       ENDIF
2352!       
2353!--    Surface forcing has to be disabled for LSF in case of enabled
2354!--    urban surface module
2355       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2356          lsf_surf = .FALSE.
2357       ENDIF
2358!
2359!--    Topography
2360       IF ( topography == 'flat' )  THEN
2361          message_string = 'topography /= "flat" is required '//               &
2362                           'when using the urban surface model'
2363          CALL message( 'check_parameters', 'PA0592', 1, 2, 0, 6, 0 )
2364       ENDIF
2365!
2366!--    naheatlayers
2367       IF ( naheatlayers > nzt )  THEN
2368          message_string = 'number of anthropogenic heat layers '//            &
2369                           '"naheatlayers" can not be larger than'//           &
2370                           ' number of domain layers "nzt"'
2371          CALL message( 'check_parameters', 'PA0593', 1, 2, 0, 6, 0 )
2372       ENDIF
2373
2374    END SUBROUTINE usm_check_parameters
2375
2376
2377!------------------------------------------------------------------------------!
2378!
2379! Description:
2380! ------------
2381!> Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format
2382!> for variables of urban_surface model.
2383!> It resorts the urban surface module output quantities from surf style
2384!> indexing into temporary 3D array with indices (i,j,k).
2385!> It is called from subroutine data_output_3d.
2386!------------------------------------------------------------------------------!
2387    SUBROUTINE usm_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, nzb_do, nzt_do )
2388       
2389        IMPLICIT NONE
2390
2391        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  av        !<
2392        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable  !<
2393        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzb_do    !< lower limit of the data output (usually 0)
2394        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzt_do    !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
2395        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found     !<
2396        REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf   !< sp - it has to correspond to module data_output_3d
2397        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr)     ::  temp_pf    !< temp array for urban surface output procedure
2398       
2399        CHARACTER (len=varnamelength)                          :: var, surfid
2400        INTEGER(iwp), PARAMETER                                :: nd = 5
2401        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
2402        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: dirint =  (/    iup_u, isouth_u, inorth_u,  iwest_u,  ieast_u /)
2403        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: diridx =  (/       -1,        1,        0,        3,        2 /)
2404                                                                     !< index for surf_*_v: 0:3 = (North, South, East, West)
2405        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirstart
2406        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirend
2407        INTEGER(iwp)                                           :: ids,idsint,idsidx,isurf,isvf,isurfs,isurflt
2408        INTEGER(iwp)                                           :: is,js,ks,i,j,k,iwl,istat, l, m
2409        INTEGER(iwp)                                           :: k_topo    !< topography top index
2410
2411        dirstart = (/ startland, startwall, startwall, startwall, startwall /)
2412        dirend = (/ endland, endwall, endwall, endwall, endwall /)
2413
2414        found = .TRUE.
2415        temp_pf = -1._wp
2416       
2417        ids = -1
2418        var = TRIM(variable)
2419        DO i = 0, nd-1
2420            k = len(TRIM(var))
2421            j = len(TRIM(dirname(i)))
2422            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
2423                ids = i
2424                idsint = dirint(ids)
2425                idsidx = diridx(ids)
2426                var = var(:k-j)
2427                EXIT
2428            ENDIF
2429        ENDDO
2430        IF ( ids == -1 )  THEN
2431            var = TRIM(variable)
2432        ENDIF
2433        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
2434!--         wall layers
2435            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2436            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2437                var = var(1:10)
2438            ENDIF
2439        ENDIF
2440        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
2441!--         window layers
2442            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2443            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2444                var = var(1:12)
2445            ENDIF
2446        ENDIF
2447        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2448!--         green layers
2449            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2450            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2451                var = var(1:11)
2452            ENDIF
2453        ENDIF
2454        IF ( (var(1:8) == 'usm_svf_'  .OR.  var(1:8) == 'usm_dif_')  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2455!--         svf values to particular surface
2456            surfid = var(9:)
2457            i = index(surfid,'_')
2458            j = index(surfid(i+1:),'_')
2459            READ(surfid(1:i-1),*, iostat=istat ) is
2460            IF ( istat == 0 )  THEN
2461                READ(surfid(i+1:i+j-1),*, iostat=istat ) js
2462            ENDIF
2463            IF ( istat == 0 )  THEN
2464                READ(surfid(i+j+1:),*, iostat=istat ) ks
2465            ENDIF
2466            IF ( istat == 0 )  THEN
2467                var = var(1:7)
2468            ENDIF
2469        ENDIF
2470       
2471        SELECT CASE ( TRIM(var) )
2472
2473          CASE ( 'usm_surfz' )
2474!--           array of lw radiation falling to local surface after i-th reflection
2475              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2476                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2477                    i = surf_usm_h%i(m)
2478                    j = surf_usm_h%j(m)
2479                    k = surf_usm_h%k(m)
2480                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) )
2481                 ENDDO
2482              ELSE
2483                 l = idsidx
2484                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2485                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2486                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2487                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2488                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) + 1.0_wp )
2489                 ENDDO
2490              ENDIF
2491
2492          CASE ( 'usm_surfcat' )
2493!--           surface category
2494              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2495                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2496                    i = surf_usm_h%i(m)
2497                    j = surf_usm_h%j(m)
2498                    k = surf_usm_h%k(m)
2499                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surface_types(m)
2500                 ENDDO
2501              ELSE
2502                 l = idsidx
2503                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2504                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2505                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2506                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2507                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surface_types(m)
2508                 ENDDO
2509              ENDIF
2510             
2511          CASE ( 'usm_surfalb' )
2512!--           surface albedo, weighted average
2513              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2514                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2515                    i = surf_usm_h%i(m)
2516                    j = surf_usm_h%j(m)
2517                    k = surf_usm_h%k(m)
2518                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)     *     &
2519                                     surf_usm_h%albedo(ind_veg_wall,m)  +      &
2520                                     surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)    *     &
2521                                     surf_usm_h%albedo(ind_pav_green,m) +      &
2522                                     surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)      *     &
2523                                     surf_usm_h%albedo(ind_wat_win,m)
2524                 ENDDO
2525              ELSE
2526                 l = idsidx
2527                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2528                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2529                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2530                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2531                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)     *  &
2532                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_veg_wall,m)  +   &
2533                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)    *  &
2534                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_pav_green,m) +   &
2535                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)      *  &
2536                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_wat_win,m)
2537                 ENDDO
2538              ENDIF
2539             
2540          CASE ( 'usm_surfemis' )
2541!--           surface emissivity, weighted average
2542              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2543                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2544                    i = surf_usm_h%i(m)
2545                    j = surf_usm_h%j(m)
2546                    k = surf_usm_h%k(m)
2547                    temp_pf(k,j,i) =  surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)      *   &
2548                                      surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  + &
2549                                      surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)     *   &
2550                                      surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) + &
2551                                      surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)       *   &
2552                                      surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)
2553                 ENDDO
2554              ELSE
2555                 l = idsidx
2556                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2557                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2558                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2559                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2560                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)       *&
2561                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m) +&
2562                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)      *&
2563                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m)+&
2564                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)        *&
2565                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)
2566                 ENDDO
2567              ENDIF
2568
2569          CASE ( 'usm_surfwintrans' )
2570!--           transmissivity window tiles
2571              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2572                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2573                    i = surf_usm_h%i(m)
2574                    j = surf_usm_h%j(m)
2575                    k = surf_usm_h%k(m)
2576                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%transmissivity(m)
2577                 ENDDO
2578              ELSE
2579                 l = idsidx
2580                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2581                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2582                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2583                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2584                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%transmissivity(m)
2585                 ENDDO
2586              ENDIF
2587
2588          CASE ( 'usm_skyvf' )
2589!--           sky view factor
2590              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2591                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2592                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvf(isurf)
2593                 ENDIF
2594              ENDDO
2595             
2596          CASE ( 'usm_skyvft' )
2597!--           sky view factor
2598              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2599                 IF ( surfl(id,isurf) == ids )  THEN
2600                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvft(isurf)
2601                 ENDIF
2602              ENDDO
2603
2604!
2605!-- Not adjusted so far             
2606          CASE ( 'usm_svf', 'usm_dif' )
2607!--           shape view factors or iradiance factors to selected surface
2608              IF ( TRIM(var)=='usm_svf' )  THEN
2609                  k = 1
2610              ELSE
2611                  k = 2
2612              ENDIF
2613              DO isvf = 1, nsvfl
2614                  isurflt = svfsurf(1, isvf)
2615                  isurfs = svfsurf(2, isvf)
2616                             
2617                  IF ( surf(ix,isurfs) == is  .AND.  surf(iy,isurfs) == js  .AND.       &
2618                       surf(iz,isurfs) == ks  .AND.  surf(id,isurfs) == idsint )  THEN
2619  !--                 correct source surface
2620                      temp_pf(surfl(iz,isurflt),surfl(iy,isurflt),surfl(ix,isurflt)) = svf(k,isvf)
2621                  ENDIF
2622              ENDDO
2623
2624          CASE ( 'usm_rad_net' )
2625!--           array of complete radiation balance
2626              IF ( av == 0 )  THEN
2627                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2628                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2629                       i = surf_usm_h%i(m)
2630                       j = surf_usm_h%j(m)
2631                       k = surf_usm_h%k(m)
2632                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_l(m)
2633                    ENDDO
2634                 ELSE
2635                    l = idsidx
2636                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2637                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2638                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2639                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2640                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
2641                    ENDDO
2642                 ENDIF
2643              ELSE
2644                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2645                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2646                       i = surf_usm_h%i(m)
2647                       j = surf_usm_h%j(m)
2648                       k = surf_usm_h%k(m)
2649                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_av(m)
2650                    ENDDO
2651                 ELSE
2652                    l = idsidx
2653                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2654                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2655                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2656                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2657                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_av(m)
2658                    ENDDO
2659                 ENDIF
2660              ENDIF
2661
2662          CASE ( 'usm_rad_insw' )
2663!--           array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2664              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2665                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2666                   IF ( av == 0 )  THEN
2667                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw(isurf)
2668                   ELSE
2669                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw_av(isurf)
2670                   ENDIF
2671                 ENDIF
2672              ENDDO
2673
2674          CASE ( 'usm_rad_inlw' )
2675!--           array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
2676              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2677                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2678                   IF ( av == 0 )  THEN
2679                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf)
2680                   ELSE
2681                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw_av(isurf)
2682                   ENDIF
2683                 ENDIF
2684              ENDDO
2685
2686          CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
2687!--           array of direct sw radiation falling to surface from sun
2688              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2689                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2690                   IF ( av == 0 )  THEN
2691                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir(isurf)
2692                   ELSE
2693                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir_av(isurf)
2694                   ENDIF
2695                 ENDIF
2696              ENDDO
2697
2698          CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
2699!--           array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2700              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2701                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2702                   IF ( av == 0 )  THEN
2703                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif(isurf)
2704                   ELSE
2705                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif_av(isurf)
2706                   ENDIF
2707                 ENDIF
2708              ENDDO
2709
2710          CASE ( 'usm_rad_inswref' )
2711!--           array of sw radiation falling to surface from reflections
2712              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2713                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2714                   IF ( av == 0 )  THEN
2715                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = &
2716                       surfinsw(isurf) - surfinswdir(isurf) - surfinswdif(isurf)
2717                   ELSE
2718                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswref_av(isurf)
2719                   ENDIF
2720                 ENDIF
2721              ENDDO
2722
2723          CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
2724!--           array of difusion lw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2725              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2726                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2727                   IF ( av == 0 )  THEN
2728                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif(isurf)
2729                   ELSE
2730                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif_av(isurf)
2731                   ENDIF
2732                 ENDIF
2733              ENDDO
2734
2735          CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
2736!--           array of lw radiation falling to surface from reflections
2737              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2738                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2739                   IF ( av == 0 )  THEN
2740                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf) - surfinlwdif(isurf)
2741                   ELSE
2742                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwref_av(isurf)
2743                   ENDIF
2744                 ENDIF
2745              ENDDO
2746
2747          CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2748!--           array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2749              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2750                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2751                   IF ( av == 0 )  THEN
2752                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw(isurf)
2753                   ELSE
2754                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw_av(isurf)
2755                   ENDIF
2756                 ENDIF
2757              ENDDO
2758
2759          CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2760!--           array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2761              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2762                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2763                   IF ( av == 0 )  THEN
2764                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw(isurf)
2765                   ELSE
2766                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw_av(isurf)
2767                   ENDIF
2768                 ENDIF
2769              ENDDO
2770
2771          CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2772!--           average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2773              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2774                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2775                   IF ( av == 0 )  THEN
2776                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins(isurf)
2777                   ELSE
2778                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins_av(isurf)
2779                   ENDIF
2780                 ENDIF
2781              ENDDO
2782
2783          CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2784!--           average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2785              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2786                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2787                   IF ( av == 0 )  THEN
2788                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl(isurf)
2789                   ELSE
2790                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl_av(isurf)
2791                   ENDIF
2792                 ENDIF
2793              ENDDO
2794 
2795          CASE ( 'usm_rad_hf' )
2796!--           array of heat flux from radiation for surfaces after all reflections
2797              IF ( av == 0 )  THEN
2798                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2799                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2800                       i = surf_usm_h%i(m)
2801                       j = surf_usm_h%j(m)
2802                       k = surf_usm_h%k(m)
2803                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf(m)
2804                    ENDDO
2805                 ELSE
2806                    l = idsidx
2807                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2808                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2809                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2810                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2811                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf(m)
2812                    ENDDO
2813                 ENDIF
2814              ELSE
2815                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2816                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2817                       i = surf_usm_h%i(m)
2818                       j = surf_usm_h%j(m)
2819                       k = surf_usm_h%k(m)
2820                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf_av(m)
2821                    ENDDO
2822                 ELSE
2823                    l = idsidx
2824                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2825                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2826                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2827                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2828                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf_av(m)
2829                    ENDDO
2830                 ENDIF
2831              ENDIF
2832 
2833          CASE ( 'usm_wshf' )
2834!--           array of sensible heat flux from surfaces
2835              IF ( av == 0 )  THEN
2836                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2837                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2838                       i = surf_usm_h%i(m)
2839                       j = surf_usm_h%j(m)
2840                       k = surf_usm_h%k(m)
2841                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb(m)
2842                    ENDDO
2843                 ELSE
2844                    l = idsidx
2845                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2846                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2847                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2848                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2849                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
2850                    ENDDO
2851                 ENDIF
2852              ELSE
2853                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2854                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2855                       i = surf_usm_h%i(m)
2856                       j = surf_usm_h%j(m)
2857                       k = surf_usm_h%k(m)
2858                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb_av(m)
2859                    ENDDO
2860                 ELSE
2861                    l = idsidx
2862                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2863                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2864                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2865                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2866                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m)
2867                    ENDDO
2868                 ENDIF
2869              ENDIF
2870
2871
2872          CASE ( 'usm_wghf' )
2873!--           array of heat flux from ground (land, wall, roof)
2874              IF ( av == 0 )  THEN
2875                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2876                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2877                       i = surf_usm_h%i(m)
2878                       j = surf_usm_h%j(m)
2879                       k = surf_usm_h%k(m)
2880                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb(m)
2881                    ENDDO
2882                 ELSE
2883                    l = idsidx
2884                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2885                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2886                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2887                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2888                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
2889                    ENDDO
2890                 ENDIF
2891              ELSE
2892                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2893                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2894                       i = surf_usm_h%i(m)
2895                       j = surf_usm_h%j(m)
2896                       k = surf_usm_h%k(m)
2897                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_av(m)
2898                    ENDDO
2899                 ELSE
2900                    l = idsidx
2901                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2902                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2903                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2904                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2905                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m)
2906                    ENDDO
2907                 ENDIF
2908              ENDIF
2909
2910          CASE ( 'usm_wghf_window' )
2911!--           array of heat flux from window ground (land, wall, roof)
2912
2913              IF ( av == 0 )  THEN
2914                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2915                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2916                       i = surf_usm_h%i(m)
2917                       j = surf_usm_h%j(m)
2918                       k = surf_usm_h%k(m)
2919                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
2920                    ENDDO
2921                 ELSE
2922                    l = idsidx
2923                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2924                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2925                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2926                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2927                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
2928                    ENDDO
2929                 ENDIF
2930              ELSE
2931                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2932                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2933                       i = surf_usm_h%i(m)
2934                       j = surf_usm_h%j(m)
2935                       k = surf_usm_h%k(m)
2936                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m)
2937                    ENDDO
2938                 ELSE
2939                    l = idsidx
2940                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2941                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2942                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2943                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2944                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m)
2945                    ENDDO
2946                 ENDIF
2947              ENDIF
2948
2949          CASE ( 'usm_wghf_green' )
2950!--           array of heat flux from green ground (land, wall, roof)
2951
2952              IF ( av == 0 )  THEN
2953                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2954                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2955                       i = surf_usm_h%i(m)
2956                       j = surf_usm_h%j(m)
2957                       k = surf_usm_h%k(m)
2958                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
2959                    ENDDO
2960                 ELSE
2961                    l = idsidx
2962                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2963                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2964                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2965                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2966                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
2967                    ENDDO
2968                 ENDIF
2969              ELSE
2970                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2971                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2972                       i = surf_usm_h%i(m)
2973                       j = surf_usm_h%j(m)
2974                       k = surf_usm_h%k(m)
2975                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m)
2976                    ENDDO
2977                 ELSE
2978                    l = idsidx
2979                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2980                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2981                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2982                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2983                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m)
2984                    ENDDO
2985                 ENDIF
2986              ENDIF
2987
2988          CASE ( 'usm_iwghf' )
2989!--           array of heat flux from indoor ground (land, wall, roof)
2990              IF ( av == 0 )  THEN
2991                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2992                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2993                       i = surf_usm_h%i(m)
2994                       j = surf_usm_h%j(m)
2995                       k = surf_usm_h%k(m)
2996                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
2997                    ENDDO
2998                 ELSE
2999                    l = idsidx
3000                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3001                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3002                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3003                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3004                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
3005                    ENDDO
3006                 ENDIF
3007              ELSE
3008                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3009                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3010                       i = surf_usm_h%i(m)
3011                       j = surf_usm_h%j(m)
3012                       k = surf_usm_h%k(m)
3013                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_av(m)
3014                    ENDDO
3015                 ELSE
3016                    l = idsidx
3017                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3018                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3019                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3020                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3021                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m)
3022                    ENDDO
3023                 ENDIF
3024              ENDIF
3025
3026          CASE ( 'usm_iwghf_window' )
3027!--           array of heat flux from indoor window ground (land, wall, roof)
3028
3029              IF ( av == 0 )  THEN
3030                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3031                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3032                       i = surf_usm_h%i(m)
3033                       j = surf_usm_h%j(m)
3034                       k = surf_usm_h%k(m)
3035                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
3036                    ENDDO
3037                 ELSE
3038                    l = idsidx
3039                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3040                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3041                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3042                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3043                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
3044                    ENDDO
3045                 ENDIF
3046              ELSE
3047                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3048                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3049                       i = surf_usm_h%i(m)
3050                       j = surf_usm_h%j(m)
3051                       k = surf_usm_h%k(m)
3052                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m)
3053                    ENDDO
3054                 ELSE
3055                    l = idsidx
3056                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3057                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3058                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3059                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3060                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m)
3061                    ENDDO
3062                 ENDIF
3063              ENDIF
3064             
3065          CASE ( 'usm_t_surf' )
3066!--           surface temperature for surfaces
3067              IF ( av == 0 )  THEN
3068                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3069                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3070                       i = surf_usm_h%i(m)
3071                       j = surf_usm_h%j(m)
3072                       k = surf_usm_h%k(m)
3073                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_h(m)
3074                    ENDDO
3075                 ELSE
3076                    l = idsidx
3077                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3078                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3079                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3080                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3081                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_v(l)%t(m)
3082                    ENDDO
3083                 ENDIF
3084              ELSE
3085                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3086                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3087                       i = surf_usm_h%i(m)
3088                       j = surf_usm_h%j(m)
3089                       k = surf_usm_h%k(m)
3090                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_av(m)
3091                    ENDDO
3092                 ELSE
3093                    l = idsidx
3094                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3095                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3096                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3097                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3098                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_av(m)
3099                    ENDDO
3100                 ENDIF
3101              ENDIF
3102             
3103          CASE ( 'usm_t_surf_window' )
3104!--           surface temperature for window surfaces
3105
3106              IF ( av == 0 )  THEN
3107                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3108                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3109                       i = surf_usm_h%i(m)
3110                       j = surf_usm_h%j(m)
3111                       k = surf_usm_h%k(m)
3112                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_h(m)
3113                    ENDDO
3114                 ELSE
3115                    l = idsidx
3116                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3117                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3118                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3119                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3120                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_v(l)%t(m)
3121                    ENDDO
3122                 ENDIF
3123
3124              ELSE
3125                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3126                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3127                       i = surf_usm_h%i(m)
3128                       j = surf_usm_h%j(m)
3129                       k = surf_usm_h%k(m)
3130                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_window_av(m)
3131                    ENDDO
3132                 ELSE
3133                    l = idsidx
3134                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3135                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3136                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3137                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3138                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m)
3139                    ENDDO
3140
3141                 ENDIF
3142
3143              ENDIF
3144
3145          CASE ( 'usm_t_surf_green' )
3146!--           surface temperature for green surfaces
3147
3148              IF ( av == 0 )  THEN
3149                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3150                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3151                       i = surf_usm_h%i(m)
3152                       j = surf_usm_h%j(m)
3153                       k = surf_usm_h%k(m)
3154                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_h(m)
3155                    ENDDO
3156                 ELSE
3157                    l = idsidx
3158                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3159                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3160                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3161                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3162                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_v(l)%t(m)
3163                    ENDDO
3164                 ENDIF
3165
3166              ELSE
3167                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3168                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3169                       i = surf_usm_h%i(m)
3170                       j = surf_usm_h%j(m)
3171                       k = surf_usm_h%k(m)
3172                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_green_av(m)
3173                    ENDDO
3174                 ELSE
3175                    l = idsidx
3176                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3177                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3178                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3179                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3180                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m)
3181                    ENDDO
3182
3183                 ENDIF
3184
3185              ENDIF
3186
3187          CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
3188!--           near surface temperature for whole surfaces
3189
3190              IF ( av == 0 )  THEN
3191                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3192                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3193                       i = surf_usm_h%i(m)
3194                       j = surf_usm_h%j(m)
3195                       k = surf_usm_h%k(m)
3196                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_h(m)
3197                    ENDDO
3198                 ELSE
3199                    l = idsidx
3200                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3201                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3202                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3203                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3204                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_v(l)%t(m)
3205                    ENDDO
3206                 ENDIF
3207
3208              ELSE
3209                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3210                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3211                       i = surf_usm_h%i(m)
3212                       j = surf_usm_h%j(m)
3213                       k = surf_usm_h%k(m)
3214                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m)
3215                    ENDDO
3216                 ELSE
3217                    l = idsidx
3218                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3219                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3220                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3221                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3222                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m)
3223                    ENDDO
3224
3225                 ENDIF
3226
3227              ENDIF
3228
3229             
3230          CASE ( 'usm_t_wall' )
3231!--           wall temperature for  iwl layer of walls and land
3232              IF ( av == 0 )  THEN
3233                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3234                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3235                       i = surf_usm_h%i(m)
3236                       j = surf_usm_h%j(m)
3237                       k = surf_usm_h%k(m)
3238                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_h(iwl,m)
3239                    ENDDO
3240                 ELSE
3241                    l = idsidx
3242                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3243                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3244                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3245                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3246                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_v(l)%t(iwl,m)
3247                    ENDDO
3248                 ENDIF
3249              ELSE
3250                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3251                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3252                       i = surf_usm_h%i(m)
3253                       j = surf_usm_h%j(m)
3254                       k = surf_usm_h%k(m)
3255                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m)
3256                    ENDDO
3257                 ELSE
3258                    l = idsidx
3259                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3260                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3261                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3262                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3263                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m)
3264                    ENDDO
3265                 ENDIF
3266              ENDIF
3267             
3268          CASE ( 'usm_t_window' )
3269!--           window temperature for iwl layer of walls and land
3270              IF ( av == 0 )  THEN
3271                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3272                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3273                       i = surf_usm_h%i(m)
3274                       j = surf_usm_h%j(m)
3275                       k = surf_usm_h%k(m)
3276                       temp_pf(k,j,i) = t_window_h(iwl,m)
3277                    ENDDO
3278                 ELSE
3279                    l = idsidx
3280                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3281                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3282                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3283                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3284                       temp_pf(k,j,i) = t_window_v(l)%t(iwl,m)
3285                    ENDDO
3286                 ENDIF
3287              ELSE
3288                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3289                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3290                       i = surf_usm_h%i(m)
3291                       j = surf_usm_h%j(m)
3292                       k = surf_usm_h%k(m)
3293                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_window_av(iwl,m)
3294                    ENDDO
3295                 ELSE
3296                    l = idsidx
3297                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3298                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3299                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3300                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3301                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m)
3302                    ENDDO
3303                 ENDIF
3304              ENDIF
3305
3306          CASE ( 'usm_t_green' )
3307!--           green temperature for  iwl layer of walls and land
3308              IF ( av == 0 )  THEN
3309                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3310                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3311                       i = surf_usm_h%i(m)
3312                       j = surf_usm_h%j(m)
3313                       k = surf_usm_h%k(m)
3314                       temp_pf(k,j,i) = t_green_h(iwl,m)
3315                    ENDDO
3316                 ELSE
3317                    l = idsidx
3318                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3319                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3320                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3321                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3322                       temp_pf(k,j,i) = t_green_v(l)%t(iwl,m)
3323                    ENDDO
3324                 ENDIF
3325              ELSE
3326                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3327                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3328                       i = surf_usm_h%i(m)
3329                       j = surf_usm_h%j(m)
3330                       k = surf_usm_h%k(m)
3331                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_green_av(iwl,m)
3332                    ENDDO
3333                 ELSE
3334                    l = idsidx
3335                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3336                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3337                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3338                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3339                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m)
3340                    ENDDO
3341                 ENDIF
3342              ENDIF
3343
3344             
3345          CASE DEFAULT
3346              found = .FALSE.
3347             
3348        END SELECT
3349
3350!
3351!--     Rearrange dimensions for NetCDF output
3352!--     FIXME: this may generate FPE overflow upon conversion from DP to SP
3353        DO  j = nys, nyn
3354            DO  i = nxl, nxr
3355                DO  k = nzb_do, nzt_do
3356                    local_pf(i,j,k) = temp_pf(k,j,i)
3357                ENDDO
3358            ENDDO
3359        ENDDO
3360       
3361    END SUBROUTINE usm_data_output_3d
3362   
3363
3364!------------------------------------------------------------------------------!
3365!
3366! Description:
3367! ------------
3368!> Soubroutine defines appropriate grid for netcdf variables.
3369!> It is called out from subroutine netcdf.
3370!------------------------------------------------------------------------------!
3371    SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
3372   
3373        IMPLICIT NONE
3374
3375        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable    !<
3376        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
3377        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
3378        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
3379        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
3380
3381        CHARACTER (len=varnamelength)  :: var
3382
3383        var = TRIM(variable)
3384        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.          &
3385             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.      &
3386             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR.   &
3387             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR.   &
3388             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.       &
3389             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.       &
3390             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                               &
3391             var(1:9) == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_'  .OR.                   &
3392             var(1:16) == 'usm_wghf_window_'  .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.      &
3393             var(1:10) == 'usm_iwghf_'  .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.          &
3394             var(1:10) == 'usm_t_surf'  .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall'  .OR.               &
3395             var(1:17) == 'usm_t_surf_window'  .OR.  var(1:12) == 'usm_t_window'  .OR.      &
3396             var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                          &
3397             var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm' .OR.                                            &
3398             var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.                     & 
3399             var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.                  &
3400             var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.            &
3401             var(1:16) == 'usm_surfwintrans'  .OR.                                          &
3402             var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' ) THEN
3403
3404            found = .TRUE.
3405            grid_x = 'x'
3406            grid_y = 'y'
3407            grid_z = 'zu'
3408        ELSE
3409            found  = .FALSE.
3410            grid_x = 'none'
3411            grid_y = 'none'
3412            grid_z = 'none'
3413        ENDIF
3414
3415    END SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid
3416   
3417
3418!------------------------------------------------------------------------------!
3419! Description:
3420! ------------
3421!> Initialization of the wall surface model
3422!------------------------------------------------------------------------------!
3423    SUBROUTINE usm_init_material_model
3424
3425        IMPLICIT NONE
3426
3427        INTEGER(iwp) ::  k, l, m            !< running indices
3428       
3429        CALL location_message( '    initialization of wall surface model', .TRUE. )
3430       
3431!--     Calculate wall grid spacings.
3432!--     Temperature is defined at the center of the wall layers,
3433!--     whereas gradients/fluxes are defined at the edges (_stag)     
3434!--     apply for all particular surface grids. First for horizontal surfaces
3435        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3436
3437           surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)
3438           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3439               surf_usm_h%dz_wall(k,m) = surf_usm_h%zw(k,m) -                  &
3440                                         surf_usm_h%zw(k-1,m)
3441           ENDDO
3442           surf_usm_h%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)
3443           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3444               surf_usm_h%dz_window(k,m) = surf_usm_h%zw_window(k,m) -         &
3445                                         surf_usm_h%zw_window(k-1,m)
3446           ENDDO
3447           surf_usm_h%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)
3448           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3449               surf_usm_h%dz_green(k,m) = surf_usm_h%zw_green(k,m) -           &
3450                                         surf_usm_h%zw_green(k-1,m)
3451           ENDDO
3452           
3453           surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3454
3455           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3456               surf_usm_h%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                          &
3457                           surf_usm_h%dz_wall(k+1,m) + surf_usm_h%dz_wall(k,m) )
3458           ENDDO
3459           surf_usm_h%dz_wall_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3460           
3461           surf_usm_h%dz_window(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3462
3463           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3464               surf_usm_h%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                        &
3465                           surf_usm_h%dz_window(k+1,m) + surf_usm_h%dz_window(k,m) )
3466           ENDDO
3467           surf_usm_h%dz_window_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3468
3469           surf_usm_h%dz_green(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3470
3471           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3472               surf_usm_h%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                         &
3473                           surf_usm_h%dz_green(k+1,m) + surf_usm_h%dz_green(k,m) )
3474           ENDDO
3475           surf_usm_h%dz_green_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3476        ENDDO
3477        surf_usm_h%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall
3478        surf_usm_h%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall_stag
3479        surf_usm_h%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window
3480        surf_usm_h%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window_stag
3481        surf_usm_h%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green
3482        surf_usm_h%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green_stag
3483!       
3484!--     For vertical surfaces
3485        DO  l = 0, 3
3486           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3487              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)
3488              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3489                  surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) = surf_usm_v(l)%zw(k,m) -         &
3490                                               surf_usm_v(l)%zw(k-1,m)
3491              ENDDO
3492              surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)
3493              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3494                  surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(k,m) - &
3495                                               surf_usm_v(l)%zw_window(k-1,m)
3496              ENDDO
3497              surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)
3498              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3499                  surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(k,m) - &
3500                                               surf_usm_v(l)%zw_green(k-1,m)
3501              ENDDO
3502           
3503              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall+1,m) =                            &
3504                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3505
3506              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3507                  surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3508                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k+1,m) + &
3509                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) )
3510              ENDDO
3511              surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzt_wall,m) =                         &
3512                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3513              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall+1,m) =                            &
3514                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3515
3516              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3517                  surf_usm_v(l)%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3518                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k+1,m) + &
3519                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) )
3520              ENDDO
3521              surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzt_wall,m) =                         &
3522                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3523              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall+1,m) =                            &
3524                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3525
3526              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3527                  surf_usm_v(l)%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3528                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k+1,m) + &
3529                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) )
3530              ENDDO
3531              surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzt_wall,m) =                         &
3532                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3533           ENDDO
3534           surf_usm_v(l)%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall
3535           surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall_stag
3536           surf_usm_v(l)%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window
3537           surf_usm_v(l)%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window_stag
3538           surf_usm_v(l)%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green
3539           surf_usm_v(l)%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green_stag
3540        ENDDO     
3541
3542       
3543        CALL location_message( '    wall structures filed out', .TRUE. )
3544
3545        CALL location_message( '    initialization of wall surface model finished', .TRUE. )
3546
3547    END SUBROUTINE usm_init_material_model
3548
3549 
3550!------------------------------------------------------------------------------!
3551! Description:
3552! ------------
3553!> Initialization of the urban surface model
3554!------------------------------------------------------------------------------!
3555    SUBROUTINE usm_init_urban_surface
3556
3557        USE arrays_3d,                                                         &
3558            ONLY:  zw
3559
3560        USE netcdf_data_input_mod,                                             &
3561            ONLY:  building_pars_f, building_type_f, terrain_height_f
3562   
3563        IMPLICIT NONE
3564
3565        INTEGER(iwp) ::  i                   !< loop index x-dirction
3566        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall       !< index in input list for wall emissivity
3567        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green      !< index in input list for green emissivity
3568        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win        !< index in input list for window emissivity
3569        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w    !< index in input list for green fraction on wall
3570        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r    !< index in input list for green fraction on roof
3571        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1             !< index in input list for heat capacity at first wall layer
3572        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2             !< index in input list for heat capacity at second wall layer
3573        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3             !< index in input list for heat capacity at third wall layer
3574        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r           !< index in input list for LAI on roof
3575        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w           !< index in input list for LAI on wall
3576        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1             !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer
3577        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2             !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer
3578        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3             !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer
3579        INTEGER(iwp) ::  ind_trans           !< index in input list for window transmissivity
3580        INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac       !< index in input list for wall fraction
3581        INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac        !< index in input list for window fraction
3582        INTEGER(iwp) ::  ind_z0              !< index in input list for z0
3583        INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh            !< index in input list for z0h / z0q
3584        INTEGER(iwp) ::  j                   !< loop index y-dirction
3585        INTEGER(iwp) ::  k                   !< loop index z-dirction
3586        INTEGER(iwp) ::  l                   !< loop index surface orientation
3587        INTEGER(iwp) ::  m                   !< loop index surface element
3588        INTEGER(iwp) ::  st                  !< dummy 
3589
3590        REAL(wp)     ::  c, d, tin, twin
3591        REAL(wp)     ::  ground_floor_level_l         !< local height of ground floor level
3592        REAL(wp)     ::  z_agl                        !< height above ground
3593        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt)   ::  exn        !< value of the Exner function in layers
3594
3595!
3596!-- NOPOINTER version not implemented yet
3597#if defined( __nopointer )
3598    message_string = 'The urban surface module only runs with POINTER version'
3599    CALL message( 'urban_surface_mod', 'PA0452', 1, 2, 0, 6, 0 )
3600#endif
3601
3602        CALL cpu_log( log_point_s(78), 'usm_init', 'start' )
3603!--     surface forcing have to be disabled for LSF
3604!--     in case of enabled urban surface module
3605        IF ( large_scale_forcing )  THEN
3606            lsf_surf = .FALSE.
3607        ENDIF
3608
3609!
3610!--     Flag surface elements belonging to the ground floor level. Therefore,
3611!--     use terrain height array from file, if available. This flag is later used
3612!--     to control initialization of surface attributes.
3613        surf_usm_h%ground_level = .FALSE. 
3614        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3615           i = surf_usm_h%i(m)
3616           j = surf_usm_h%j(m)
3617           k = surf_usm_h%k(m)
3618!
3619!--        Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3620!--        use default value.
3621           ground_floor_level_l = ground_floor_level
3622           IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3623              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                    &
3624                   building_pars_f%fill )  &
3625                 ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)         
3626           ENDIF
3627!
3628!--        Determine height of surface element above ground level
3629           IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3630              z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j,i)
3631           ELSE
3632              z_agl = zw(k)
3633           ENDIF
3634!
3635!--        Set flag for ground level
3636           IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3637              surf_usm_h%ground_level(m) = .TRUE.
3638        ENDDO
3639
3640        DO  l = 0, 3
3641           surf_usm_v(l)%ground_level = .FALSE.
3642           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3643              i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
3644              j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
3645              k = surf_usm_v(l)%k(m)
3646!
3647!--           Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3648!--           use default value.
3649              ground_floor_level_l = ground_floor_level
3650              IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3651                 IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                 &
3652                      building_pars_f%fill ) &
3653                    ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)
3654              ENDIF
3655!
3656!--           Determine height of surface element above ground level. Please
3657!--           note, height of surface element is determined with respect to
3658!--           its height of the adjoing atmospheric grid point.
3659              IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3660                 z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j-surf_usm_v(l)%joff,    &
3661                                                      i-surf_usm_v(l)%ioff)
3662              ELSE
3663                 z_agl = zw(k)
3664              ENDIF
3665!
3666!--           Set flag for ground level
3667              IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3668                 surf_usm_v(l)%ground_level(m) = .TRUE.
3669
3670           ENDDO
3671        ENDDO
3672!
3673!--     Initialization of resistances.
3674        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3675           surf_usm_h%r_a(m)        = 50.0_wp
3676           surf_usm_h%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3677           surf_usm_h%r_a_window(m) = 50.0_wp
3678        ENDDO
3679        DO  l = 0, 3
3680           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3681              surf_usm_v(l)%r_a(m)        = 50.0_wp
3682              surf_usm_v(l)%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3683              surf_usm_v(l)%r_a_window(m) = 50.0_wp
3684           ENDDO
3685        ENDDO
3686!
3687!--     Initialize urban-type surface attribute. According to initialization in
3688!--     land-surface model, follow a 3-level approach.
3689!--     Level 1 - initialization via default attributes
3690        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3691!
3692!--        Now, all horizontal surfaces are roof surfaces (?)
3693           surf_usm_h%isroof_surf(m)   = .TRUE.
3694           surf_usm_h%surface_types(m) = roof_category         !< default category for root surface
3695!
3696!--        In order to distinguish between ground floor level and
3697!--        above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3698           ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3699                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3700           ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3701                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3702           ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3703                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3704           ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3705                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3706           ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3707                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3708           ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3709                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3710           ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3711                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3712           ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3713                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3714           ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3715                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3716           ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3717                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3718           ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3719                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3720           ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3721                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3722           ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3723                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3724           ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3725                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3726           ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3727                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3728           ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3729                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3730           ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3731                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3732           ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3733                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3734!
3735!--        Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3736           surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3737           surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3738           surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3739           surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3740
3741           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3742           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3743           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3744           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3745           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3746           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3747           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3748           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3749           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3750           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3751           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3752           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3753           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3754           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3755           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3756           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)
3757           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3758           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3759           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3760           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3761           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3762           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3763           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3764           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3765
3766           surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3767           surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3768!
3769!--        emissivity of wall-, green- and window fraction
3770           surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3771           surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3772           surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3773
3774           surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3775
3776           surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3777           surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3778           surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3779!
3780!--        albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
3781           surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type)  )
3782           surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3783           surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type)   )
3784
3785           surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3786           surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3787           surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3788           surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3789           
3790           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3791           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3792           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3793           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3794           
3795           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3796           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3797           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3798           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3799
3800           surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3801           surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type) 
3802           surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3803           surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type) 
3804           surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3805           surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type) 
3806
3807        ENDDO
3808
3809        DO  l = 0, 3
3810           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3811
3812              surf_usm_v(l)%surface_types(m) = wall_category         !< default category for root surface
3813!
3814!--           In order to distinguish between ground floor level and
3815!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3816              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3817                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3818              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3819                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3820              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3821                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3822              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3823                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3824              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3825                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3826              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3827                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3828              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3829                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3830              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3831                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3832              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3833                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3834              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3835                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3836              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3837                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3838              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3839                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3840              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3841                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3842              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3843                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3844              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3845                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3846              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
3847                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3848              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3849                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3850              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3851                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3852
3853!
3854!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3855              surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)   = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3856              surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)  = building_pars(ind_green_frac_w,building_type) 
3857              surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)    = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3858              surf_usm_v(l)%lai(m)                 = building_pars(ind_lai_w,building_type) 
3859
3860              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3861              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3862              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3863              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3864             
3865              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3866              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3867              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3868              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3869             
3870              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3871              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3872              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3873              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3874
3875              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3876              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3877              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3878              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3879             
3880              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3881              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3882              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3883              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3884
3885              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3886              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3887              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3888              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3889
3890              surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3891              surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3892!
3893!--           emissivity of wall-, green- and window fraction
3894              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3895              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3896              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3897
3898              surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3899
3900              surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3901              surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3902              surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3903
3904              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type) )
3905              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3906              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type) )
3907
3908              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3909              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3910              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3911              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3912             
3913              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3914              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3915              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3916              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3917
3918              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3919              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3920              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3921              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3922
3923              surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3924              surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type)
3925              surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3926              surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type)
3927              surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3928              surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type)
3929
3930           ENDDO
3931        ENDDO
3932!
3933!--     Level 2 - initialization via building type read from file
3934        IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3935           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3936              i = surf_usm_h%i(m)
3937              j = surf_usm_h%j(m)
3938!
3939!--           For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
3940              st = building_type_f%var(j,i)
3941              IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
3942
3943!
3944!--              In order to distinguish between ground floor level and
3945!--              above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3946                 ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3947                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3948                 ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3949                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3950                 ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3951                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3952                 ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3953                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3954                 ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3955                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3956                 ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3957                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3958                 ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3959                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3960                 ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3961                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3962                 ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3963                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3964                 ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3965                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3966                 ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3967                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3968                 ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3969                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3970                 ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3971                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3972                 ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3973                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3974                 ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3975                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3976                 ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3977                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3978                 ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3979                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3980                 ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3981                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3982
3983!
3984!--              Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3985                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
3986                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
3987                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st) 
3988                 surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
3989
3990                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
3991                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
3992                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
3993                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
3994                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
3995                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
3996                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
3997                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
3998                 
3999                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4000                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4001                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4002                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4003                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4004                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4005                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4006                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4007               
4008                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4009                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4010                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4011                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4012                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4013                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4014                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4015                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4016
4017                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4018                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4019!
4020!--              emissivity of wall-, green- and window fraction
4021                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4022                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4023                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4024
4025                 surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4026
4027                 surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4028                 surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4029                 surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4030!
4031!--              albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
4032                 surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4033                 surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4034                 surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4035
4036                 surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4037                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4038                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4039                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4040                 
4041                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4042                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4043                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4044                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4045
4046                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4047                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4048                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4049                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4050
4051                 surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4052                 surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st)
4053                 surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4054                 surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st)
4055                 surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4056                 surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st)
4057
4058              ENDIF
4059           ENDDO
4060
4061           DO  l = 0, 3
4062              DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
4063                 i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
4064                 j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
4065!
4066!--              For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4067
4068                 st = building_type_f%var(j,i)
4069                 IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4070
4071!
4072!--                 In order to distinguish between ground floor level and
4073!--                 above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4074                    ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4075                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4076                    ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4077                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4078                    ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4079                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4080                    ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4081                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4082                    ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4083                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4084                    ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4085                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4086                    ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4087                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4088                    ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4089                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4090                    ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4091                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4092                    ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4093                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4094                    ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4095                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4096                    ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4097                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4098                    ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4099                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4100                    ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4101                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4102                    ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4103                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4104                    ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4105                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4106                    ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4107                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4108                    ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4109                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4110
4111!
4112!--                 Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4113                    surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4114                    surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_w,st) 
4115                    surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st)   
4116                    surf_usm_v(l)%lai(m)                = building_pars(ind_lai_w,st) 
4117
4118                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4119                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4120                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4121                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4122                   
4123                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4124                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4125                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4126                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4127                   
4128                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4129                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4130                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4131                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4132
4133                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4134                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4135                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4136                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4137                   
4138                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4139                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4140                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4141                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4142                   
4143                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4144                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4145                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4146                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4147
4148                    surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4149                    surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4150!
4151!--                 emissivity of wall-, green- and window fraction
4152                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4153                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4154                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4155
4156                    surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4157
4158                    surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4159                    surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4160                    surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4161
4162                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4163                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4164                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4165
4166                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4167                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4168                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4169                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4170                   
4171                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4172                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4173                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4174                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4175                   
4176                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4177                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4178                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4179                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4180
4181                    surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4182                    surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st) 
4183                    surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4184                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st) 
4185                    surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4186                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st) 
4187
4188
4189                 ENDIF
4190              ENDDO
4191           ENDDO
4192        ENDIF
4193
4194!
4195!--     Level 3 - initialization via building_pars read from file
4196        IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
4197           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4198              i = surf_usm_h%i(m)
4199              j = surf_usm_h%j(m)
4200
4201!
4202!--           In order to distinguish between ground floor level and
4203!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4204              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4205                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4206              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4207                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4208              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4209                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4210              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4211                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4212              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4213                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4214              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4215                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4216              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4217                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4218              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4219                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4220              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4221                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4222              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4223                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4224              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4225                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4226              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4227                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4228              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4229                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4230              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4231                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4232              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4233                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4234              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
4235                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4236              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4237                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4238              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4239                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4240
4241!
4242!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4243              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4244                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i)   
4245              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4246                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) 
4247              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )     & 
4248                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i)
4249
4250 
4251              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i) /= building_pars_f%fill )        &
4252                 surf_usm_h%lai(m)             = building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i)
4253
4254              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4255                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4256                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4257              ENDIF
4258              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4259                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4260              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4261                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4262              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4263                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4264                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4265              ENDIF
4266              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4267                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4268              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4269                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4270              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4271                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4272                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4273              ENDIF
4274              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4275                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4276              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4277                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4278
4279              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4280                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4281                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4282              ENDIF
4283              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4284                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4285              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4286                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4287              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4288                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4289                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4290              ENDIF
4291              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4292                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4293              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4294                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4295              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4296                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4297                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4298              ENDIF
4299              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4300                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4301              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4302                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4303
4304              IF ( building_pars_f%pars_xy(12,j,i) /= building_pars_f%fill )         & 
4305                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars_f%pars_xy(12,j,i)   
4306              IF ( building_pars_f%pars_xy(13,j,i) /= building_pars_f%fill )         & 
4307                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars_f%pars_xy(13,j,i)   
4308
4309              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4310                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i)
4311              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_green,j,i) /= building_pars_f%fill )& 
4312                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_emis_green,j,i)
4313              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_win,j,i) /= building_pars_f%fill )  & 
4314                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_emis_win,j,i)
4315
4316              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_trans,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4317                 surf_u