source: palm/trunk/SOURCE/urban_surface_mod.f90 @ 3176

Last change on this file since 3176 was 3176, checked in by suehring, 3 years ago

Major bugfix in calculation of ol and ts at building roofs; bugfix in restart data for surface elements; in 2D data output, mask latent heat flux at urban-type surfaces

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 431.9 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 3176 2018-07-26 17:12:48Z suehring $
30! Bugfix, update virtual potential surface temparture, else heat fluxes on
31! roofs might become unphysical
32!
33! 3152 2018-07-19 13:26:52Z suehring
34! Initialize q_surface, which might be used in surface_layer_fluxes
35!
36! 3151 2018-07-19 08:45:38Z raasch
37! remaining preprocessor define strings __check removed
38!
39! 3136 2018-07-16 14:48:21Z suehring
40! Limit also roughness length for heat and moisture where necessary
41!
42! 3123 2018-07-12 16:21:53Z suehring
43! Correct working precision for INTEGER number
44!
45! 3115 2018-07-10 12:49:26Z suehring
46! Additional building type to represent bridges
47!
48! 3091 2018-06-28 16:20:35Z suehring
49! - Limit aerodynamic resistance at vertical walls.
50! - Add check for local roughness length not exceeding surface-layer height and
51!   limit roughness length where necessary.
52!
53! 3065 2018-06-12 07:03:02Z Giersch
54! Unused array dxdir was removed, dz was replaced by dzu to consider vertical
55! grid stretching
56!
57! 3049 2018-05-29 13:52:36Z Giersch
58! Error messages revised
59!
60! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
61! Error message added
62!
63! 3029 2018-05-23 12:19:17Z raasch
64! bugfix: close unit 151 instead of 90
65!
66! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
67! Added pc_transpiration_rate
68!
69! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
70! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications.
71! (moh.hefny):
72! Extended exn for all model domain height to avoid the need to get nzut.
73!
74! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
75! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
76! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
77!
78! 2943 2018-04-03 16:17:10Z suehring
79! Calculate exner function at all height levels and remove some un-used
80! variables.
81!
82! 2932 2018-03-26 09:39:22Z maronga
83! renamed urban_surface_par to urban_surface_parameters
84!
85! 2921 2018-03-22 15:05:23Z Giersch
86! The activation of spinup has been moved to parin
87!
88! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
89! Remove unused pcbl, npcbl from ONLY list
90! moh.hefny:
91! Fixed bugs introduced by new structures and by moving radiation interaction
92! into radiation_model_mod.f90.
93! Bugfix: usm data output 3D didn't respect directions
94!
95! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
96! Local variable ids has to be initialized with a value of -1 in
97! usm_average_3d_data
98!
99! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
100! Calculations of the index range of the subdomain on file which overlaps with
101! the current subdomain are already done in read_restart_data_mod,
102! usm_read/write_restart_data have been renamed to usm_r/wrd_local, variable
103! named found has been introduced for checking if restart data was found,
104! reading of restart strings has been moved completely to
105! read_restart_data_mod, usm_rrd_local is already inside the overlap loop
106! programmed in read_restart_data_mod, SAVE attribute added where necessary,
107! deallocation and allocation of some arrays have been changed to take care of
108! different restart files that can be opened (index i), the marker *** end usm
109! *** is not necessary anymore, strings and their respective lengths are
110! written out and read now in case of restart runs to get rid of prescribed
111! character lengths
112!
113! 2805 2018-02-14 17:00:09Z suehring
114! Initialization of resistances.
115!
116! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
117! Comment concerning output of ground-heat flux added.
118!
119! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
120! Removed redundant commas, added some blanks
121!
122! 2765 2018-01-22 11:34:58Z maronga
123! Major bugfix in calculation of f_shf. Adjustment of roughness lengths in
124! building_pars
125!
126! 2750 2018-01-15 16:26:51Z knoop
127! Move flag plant canopy to modules
128!
129! 2737 2018-01-11 14:58:11Z kanani
130! Removed unused variables t_surf_whole...
131!
132! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
133! resistances are saved in surface attributes
134!
135! 2723 2018-01-05 09:27:03Z maronga
136! Bugfix for spinups (end_time was increased twice in case of LSM + USM runs)
137!
138! 2720 2018-01-02 16:27:15Z kanani
139! Correction of comment
140!
141! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
142! Corrected "Former revisions" section
143!
144! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
145! Changes from last commit documented
146!
147! 2703 2017-12-15 20:12:38Z maronga
148! Workaround for calculation of r_a
149!
150! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
151! - Change in file header (GPL part)
152! - Bugfix in calculation of pt_surface and related fluxes. (BM)
153! - Do not write surface temperatures onto pt array as this might cause
154!   problems with nesting. (MS)
155! - Revised calculation of pt1 (now done in surface_layer_fluxes).
156!   Bugfix, f_shf_window and f_shf_green were not set at vertical surface
157!   elements. (MS)
158! - merged with branch ebsolver
159!   green building surfaces do not evaporate yet
160!   properties of green wall layers and window layers are taken from wall layers
161!   this input data is missing. (RvT)
162! - Merged with branch radiation (developed by Mohamed Salim)
163! - Revised initialization. (MS)
164! - Rename emiss_surf into emissivity, roughness_wall into z0, albedo_surf into
165!   albedo. (MS)
166! - Move first call of usm_radiatin from usm_init to init_3d_model
167! - fixed problem with near surface temperature
168! - added near surface temperature t_surf_10cm_h(m), t_surf_10cm_v(l)%t(m)
169! - does not work with temp profile including stability, ol
170!   t_surf_10cm = pt1 now
171! - merged with 2357 bugfix, error message for nopointer version
172! - added indoor model coupling with wall heat flux
173! - added green substrate/ dry vegetation layer for buildings
174! - merged with 2232 new surface-type structure
175! - added transmissivity of window tiles
176! - added MOSAIK tile approach for 3 different surfaces (RvT)
177!
178! 2583 2017-10-26 13:58:38Z knoop
179! Bugfix: reverted MPI_Win_allocate_cptr introduction in last commit
180!
181! 2582 2017-10-26 13:19:46Z hellstea
182! Workaround for gnufortran compiler added in usm_calc_svf. CALL MPI_Win_allocate is
183! replaced by CALL MPI_Win_allocate_cptr if defined ( __gnufortran ).
184!
185! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
186! Date and time quantities are now read from date_and_time_mod. Solar constant is
187! read from radiation_model_mod
188!
189! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
190! Remove tabs
191!
192! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
193! upper bounds of 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
194! no output of ghost layer data
195!
196! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
197! Bugfix and error message for nopointer version.
198! Additional "! defined(__nopointer)" as workaround to enable compilation of
199! nopointer version.
200!
201! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
202! Get topography top index via Function call
203!
204! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
205! Bugfix: adjust output of shf. Added support for spinups
206!
207! 2287 2017-06-15 16:46:30Z suehring
208! Bugfix in determination topography-top index
209!
210! 2269 2017-06-09 11:57:32Z suehring
211! Enable restart runs with different number of PEs
212! Bugfixes nopointer branch
213!
214! 2258 2017-06-08 07:55:13Z suehring
215! Bugfix, add pre-preprocessor directives to enable non-parrallel mode
216!
217! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
218!
219! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
220! Adjustments according to new surface-type structure. Remove usm_wall_heat_flux;
221! insteat, heat fluxes are directly applied in diffusion_s.
222!
223! 2213 2017-04-24 15:10:35Z kanani
224! Removal of output quantities usm_lad and usm_canopy_hr
225!
226! 2209 2017-04-19 09:34:46Z kanani
227! cpp switch __mpi3 removed,
228! minor formatting,
229! small bugfix for division by zero (Krc)
230!
231! 2113 2017-01-12 13:40:46Z kanani
232! cpp switch __mpi3 added for MPI-3 standard code (Ketelsen)
233!
234! 2071 2016-11-17 11:22:14Z maronga
235! Small bugfix (Resler)
236!
237! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
238! renamed variable rho to rho_ocean
239!
240! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
241! Bugfixes in deallocation of array plantt and reading of csf/csfsurf,
242! optimization of MPI-RMA operations,
243! declaration of pcbl as integer,
244! renamed usm_radnet -> usm_rad_net, usm_canopy_khf -> usm_canopy_hr,
245! splitted arrays svf -> svf & csf, svfsurf -> svfsurf & csfsurf,
246! use of new control parameter varnamelength,
247! added output variables usm_rad_ressw, usm_rad_reslw,
248! minor formatting changes,
249! minor optimizations.
250!
251! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
252! Major reformatting according to PALM coding standard (comments, blanks,
253! alphabetical ordering, etc.),
254! removed debug_prints,
255! removed auxiliary SUBROUTINE get_usm_info, instead, USM flag urban_surface is
256! defined in MODULE control_parameters (modules.f90) to avoid circular
257! dependencies,
258! renamed canopy_heat_flux to pc_heating_rate, as meaning of quantity changed.
259!
260! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
261! Initial revision
262!
263!
264! Description:
265! ------------
266! 2016/6/9 - Initial version of the USM (Urban Surface Model)
267!            authors: Jaroslav Resler, Pavel Krc
268!                     (Czech Technical University in Prague and Institute of
269!                      Computer Science of the Czech Academy of Sciences, Prague)
270!            with contributions: Michal Belda, Nina Benesova, Ondrej Vlcek
271!            partly inspired by PALM LSM (B. Maronga)
272!            parameterizations of Ra checked with TUF3D (E. S. Krayenhoff)
273!> Module for Urban Surface Model (USM)
274!> The module includes:
275!>    1. radiation model with direct/diffuse radiation, shading, reflections
276!>       and integration with plant canopy
277!>    2. wall and wall surface model
278!>    3. surface layer energy balance
279!>    4. anthropogenic heat (only from transportation so far)
280!>    5. necessary auxiliary subroutines (reading inputs, writing outputs,
281!>       restart simulations, ...)
282!> It also make use of standard radiation and integrates it into
283!> urban surface model.
284!>
285!> Further work:
286!> -------------
287!> 1. Remove global arrays surfouts, surfoutl and only keep track of radiosity
288!>    from surfaces that are visible from local surfaces (i.e. there is a SVF
289!>    where target is local). To do that, radiosity will be exchanged after each
290!>    reflection step using MPI_Alltoall instead of current MPI_Allgather.
291!>
292!> 2. Temporarily large values of surface heat flux can be observed, up to
293!>    1.2 Km/s, which seem to be not realistic.
294!>
295!> @todo Output of _av variables in case of restarts
296!> @todo Revise flux conversion in energy-balance solver
297!> @todo Bugfixing in nopointer branch
298!> @todo Check optimizations for RMA operations
299!> @todo Alternatives for MPI_WIN_ALLOCATE? (causes problems with openmpi)
300!> @todo Check for load imbalances in CPU measures, e.g. for exchange_horiz_prog
301!>       factor 3 between min and max time
302!> @todo Move setting of flag indoor_model to indoor_model_mod once available
303!> @todo Check divisions in wtend (etc.) calculations for possible division
304!>       by zero, e.g. in case fraq(0,m) + fraq(1,m) = 0?!
305!> @todo Use unit 90 for OPEN/CLOSE of input files (FK)
306!> @todo Move plant canopy stuff into plant canopy code
307!------------------------------------------------------------------------------!
308 MODULE urban_surface_mod
309
310#if ! defined( __nopointer )
311    USE arrays_3d,                                                             &
312        ONLY:  dzu, hyp, zu, pt, pt_1, pt_2, p, u, v, w, hyp, tend
313#endif
314
315    USE cloud_parameters,                                                      &
316        ONLY:  cp, r_d
317
318    USE constants,                                                             &
319        ONLY:  pi
320   
321    USE control_parameters,                                                    &
322        ONLY:  coupling_start_time, topography, dt_3d, humidity,               &
323               intermediate_timestep_count, initializing_actions,              &
324               intermediate_timestep_count_max, simulated_time, end_time,      &
325               timestep_scheme, tsc, coupling_char, io_blocks, io_group,       &
326               message_string, time_since_reference_point, surface_pressure,   &
327               g, pt_surface, large_scale_forcing, lsf_surf, spinup,           &
328               spinup_pt_mean, spinup_time, time_do3d, dt_do3d,                &
329               average_count_3d, varnamelength, urban_surface, kappa,          &
330               plant_canopy
331
332    USE cpulog,                                                                &
333        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
334
335    USE date_and_time_mod,                                                     &
336        ONLY:  time_utc_init
337
338    USE grid_variables,                                                        &
339        ONLY:  dx, dy, ddx, ddy, ddx2, ddy2
340
341    USE indices,                                                               &
342        ONLY:  nx, ny, nnx, nny, nnz, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys,    &
343               nysg, nzb, nzt, nbgp, wall_flags_0
344
345    USE, INTRINSIC :: iso_c_binding
346
347    USE kinds
348             
349    USE pegrid
350   
351    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
352        ONLY:  pc_heating_rate, pc_transpiration_rate
353   
354    USE radiation_model_mod,                                                   &
355        ONLY:  albedo_type, radiation_interaction, calc_zenith, zenith,        &
356               radiation, rad_sw_in, rad_lw_in, rad_sw_out, rad_lw_out,        &
357               sigma_sb, solar_constant, sun_direction, sun_dir_lat,           &
358               sun_dir_lon,                                                    &
359               force_radiation_call, surfinsw, surfinlw, surfinswdir,          &
360               surfinswdif, surfoutsw, surfoutlw, surfins,nsvfl, svf, svfsurf, &
361               surfinl, surfinlwdif, rad_sw_in_dir, rad_sw_in_diff,            &
362               rad_lw_in_diff, surfouts, surfoutl, surfoutsl, surfoutll, surf, &
363               surfl, nsurfl, nsurfs, surfstart, pcbinsw, pcbinlw,             &
364               iup_u, inorth_u, isouth_u, ieast_u, iwest_u, iup_l,             &
365               inorth_l, isouth_l, ieast_l, iwest_l, id,                       &
366               iz, iy, ix, idir, jdir, kdir,  nsurf_type, nsurf, idsvf, ndsvf, &
367               iup_a, idown_a, inorth_a, isouth_a, ieast_a, iwest_a,           &
368               idcsf, ndcsf, kdcsf, pct,                                       &
369               startland, endland, startwall, endwall, skyvf, skyvft
370
371    USE statistics,                                                            &
372        ONLY:  hom, statistic_regions
373
374    USE surface_mod,                                                           &
375        ONLY:  get_topography_top_index_ji, get_topography_top_index,          &
376               ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h,           &
377               surf_usm_v, surface_restore_elements
378
379
380    IMPLICIT NONE
381
382
383!-- configuration parameters (they can be setup in PALM config)
384    LOGICAL ::  usm_material_model = .TRUE.        !< flag parameter indicating wheather the  model of heat in materials is used
385    LOGICAL ::  usm_anthropogenic_heat = .FALSE.   !< flag parameter indicating wheather the anthropogenic heat sources (e.g.transportation) are used
386    LOGICAL ::  force_radiation_call_l = .FALSE.   !< flag parameter for unscheduled radiation model calls
387    LOGICAL ::  indoor_model = .FALSE.             !< whether to use the indoor model
388    LOGICAL ::  read_wall_temp_3d = .FALSE.
389
390
391    INTEGER(iwp) ::  building_type = 1               !< default building type (preleminary setting)
392    INTEGER(iwp) ::  land_category = 2               !< default category for land surface
393    INTEGER(iwp) ::  wall_category = 2               !< default category for wall surface over pedestrian zone
394    INTEGER(iwp) ::  pedestrian_category = 2         !< default category for wall surface in pedestrian zone
395    INTEGER(iwp) ::  roof_category = 2               !< default category for root surface
396    REAL(wp)     ::  roughness_concrete = 0.001_wp   !< roughness length of average concrete surface
397!
398!-- Indices of input attributes for (above) ground floor level
399    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall          = 38 !< index in input list for albedo_type of wall fraction
400    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green         = 39 !< index in input list for albedo_type of green fraction
401    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win           = 40 !< index in input list for albedo_type of window fraction
402    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_agfl    = 14 !< index in input list for wall emissivity, above ground floor level
403    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_gfl     = 32 !< index in input list for wall emissivity, ground floor level
404    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_agfl   = 15 !< index in input list for green emissivity, above ground floor level
405    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_gfl    = 33 !< index in input list for green emissivity, ground floor level
406    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_agfl     = 16 !< index in input list for window emissivity, above ground floor level
407    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_gfl      = 34 !< index in input list for window emissivity, ground floor level
408    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_agfl = 2  !< index in input list for green fraction on wall, above ground floor level
409    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_gfl  = 23 !< index in input list for green fraction on wall, ground floor level
410    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_agfl = 3  !< index in input list for green fraction on roof, above ground floor level
411    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_gfl  = 24 !< index in input list for green fraction on roof, ground floor level
412    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_agfl          =  6 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, above ground floor level
413    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_gfl           = 26 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, ground floor level
414    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_agfl          = 7  !< index in input list for heat capacity at second wall layer, above ground floor level
415    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_gfl           = 27 !< index in input list for heat capacity at second wall layer, ground floor level
416    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_agfl          = 8  !< index in input list for heat capacity at third wall layer, above ground floor level
417    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_gfl           = 28 !< index in input list for heat capacity at third wall layer, ground floor level
418    INTEGER(iwp) ::  ind_gflh              = 20 !< index in input list for ground floor level height
419    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_agfl        = 4  !< index in input list for LAI on roof, above ground floor level
420    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_gfl         = 4  !< index in input list for LAI on roof, ground floor level
421    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_agfl        = 5  !< index in input list for LAI on wall, above ground floor level
422    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_gfl         = 25 !< index in input list for LAI on wall, ground floor level
423    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_agfl          = 9  !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, above ground floor level
424    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_gfl           = 29 !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, ground floor level
425    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_agfl          = 10 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, above ground floor level
426    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_gfl           = 30 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, ground floor level
427    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_agfl          = 11 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, above ground floor level
428    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_gfl           = 31 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, ground floor level
429    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1           = 41 !< index for wall layer thickness - 1st layer
430    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2           = 42 !< index for wall layer thickness - 2nd layer
431    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3           = 43 !< index for wall layer thickness - 3rd layer
432    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4           = 44 !< index for wall layer thickness - 4th layer
433    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_agfl        = 17 !< index in input list for window transmissivity, above ground floor level
434    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_gfl         = 35 !< index in input list for window transmissivity, ground floor level
435    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_agfl    = 0  !< index in input list for wall fraction, above ground floor level
436    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_gfl     = 21 !< index in input list for wall fraction, ground floor level
437    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_agfl     = 1  !< index in input list for window fraction, above ground floor level
438    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_gfl      = 22 !< index in input list for window fraction, ground floor level
439    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_agfl           = 18 !< index in input list for z0, above ground floor level
440    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_gfl            = 36 !< index in input list for z0, ground floor level
441    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_agfl         = 19 !< index in input list for z0h / z0q, above ground floor level
442    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_gfl          = 37 !< index in input list for z0h / z0q, ground floor level
443
444
445    REAL(wp)  ::  roof_height_limit = 4._wp          !< height for distinguish between land surfaces and roofs
446    REAL(wp)  ::  ground_floor_level = 4.0_wp        !< default ground floor level
447
448
449    CHARACTER(37), DIMENSION(0:7), PARAMETER :: building_type_name = (/     &
450                                   'user-defined                         ', & !  0
451                                   'residential - 1950                   ', & !  1
452                                   'residential 1951 - 2000              ', & !  2
453                                   'residential 2001 -                   ', & !  3
454                                   'office - 1950                        ', & !  4
455                                   'office 1951 - 2000                   ', & !  5
456                                   'office 2001 -                        ', & !  6
457                                   'bridges                              '  & !  7
458                                                                     /)
459!
460!-- building parameters, 4 different types
461!-- 0 - wall fraction, 1- window fraction, 2 - green fraction on wall, 3- green fraction
462!-- at roof, 4 - lai of green fraction at roof,  5 - lai of green fraction at wall,
463!-- 6 - heat capacity of wall layer 1, 7 - heat capacity of wall layer 2,
464!-- 8 - heat capacity of wall layer 3, 9 - thermal conductivity of wall layer 1,
465!-- 10 - thermal conductivity of wall layer 2, 11 - thermal conductivity of wall layer 3, 
466!-- 12 - indoor target summer temperature ( K ), 13 - indoor target winter temperature (K),
467!-- 14 - emissivity of wall fraction, 15 - emissivity of green fraction, 16 - emissivity of window fraction,
468!-- 17 - transmissivity of window fraction, 18 - z0, 19 - z0h/z0q, 20 - ground floor height,
469!-- 21 - ground floor wall fraction, 22 - ground floor window fraction, 23 ground floor green fraction,
470!-- 24 - ground floor green fraction on roof, 25 - ground floor lai of green fraction,
471!-- 26 - ground floor heat capacity of wall layer 1, 27 - ground floor heat capacity of wall layer 1,
472!-- 28 - ground floor heat capacity of wall layer 3, 29 - ground floor thermal conductivity of wall layer 1,
473!-- 30 - ground floor thermal conductivity of wall layer 2, 31 - ground floor thermal conductivity of wall layer 3,
474!-- 32 - ground floor emissivity of wall fraction, 33 - ground floor emissivity of green fraction,
475!-- 34 - ground floor emissivity of window fraction, 35 - ground floor transmissivity of window fraction,
476!-- 36 - ground floor z0, 37 - ground floor z0h/z0q, 38 - albedo type wall fraction
477!-- 39 - albedo type green fraction, 40 - albedo type window fraction
478!-- 41 - wall layer thickness - 1st layer, 42 - wall layer thickness - 2nd layer,
479!-- 43 - wall layer thickness - 3rd layer, 44 - wall layer thickness - 4th layer,
480!-- 45 - heat capacity of the wall surface, 46 - heat conductivity
481!-- Please note, only preleminary dummy values so far!
482    REAL(wp), DIMENSION(0:46,1:7), PARAMETER :: building_pars = RESHAPE( (/    &
483        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
484        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
485        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
486        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
487        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
488        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
489        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
490        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
491        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
492        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
493        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 1
494        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
495        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
496        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
497        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
498        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
499        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
500        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
501        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
502        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
503        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
504        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 2
505        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
506        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
507        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
508        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
509        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
510        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
511        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
512        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
513        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
514        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
515        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 3
516        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
517        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
518        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
519        0.01_wp, 0.001_wp, 4.0_wp,                                             & !parameter 18-20
520        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
521        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
522        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
523        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
524        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
525        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
526        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 4
527        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
528        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
529        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
530        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
531        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
532        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
533        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
534        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
535        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
536        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
537        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 5
538        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
539        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
540        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
541        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
542        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
543        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
544        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
545        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
546        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
547        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
548        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 6
549        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
550        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
551        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
552        0.001_wp, 0.0001_wp, 0.0_wp,                                           & !parameter 18-20
553        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
554        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
555        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
556        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
557        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
558        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
559        20000.0_wp, 10.0_wp                                                    & !parameter 45-46 - end of type 7 (bridges)
560                                                                          /),  &
561                                                               (/47, 7/) )
562
563!
564!-- Type for surface temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
565    TYPE t_surf_vertical
566       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE         :: t
567    END TYPE t_surf_vertical
568!
569!-- Type for wall temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
570    TYPE t_wall_vertical
571       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE       :: t
572    END TYPE t_wall_vertical
573
574
575!-- arrays for time averages
576!-- 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
577    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  rad_net_av       !< average of rad_net_l
578    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinsw_av      !< average of sw radiation falling to local surface including radiation from reflections
579    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlw_av      !< average of lw radiation falling to local surface including radiation from reflections
580    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdir_av   !< average of direct sw radiation falling to local surface
581    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdif_av   !< average of diffuse sw radiation from sky and model boundary falling to local surface
582    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwdif_av   !< average of diffuse lw radiation from sky and model boundary falling to local surface
583    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswref_av   !< average of sw radiation falling to surface from reflections
584    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwref_av   !< average of lw radiation falling to surface from reflections
585    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutsw_av     !< average of total sw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
586    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutlw_av     !< average of total lw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
587    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfins_av       !< average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
588    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinl_av       !< average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
589    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfhf_av        !< average of total radiation flux incoming to minus outgoing from local surface 
590    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_av       !< average of wghf_eb
591    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wshf_eb_av       !< average of wshf_eb
592    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_wall_av        !< Average of t_wall
593    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_green_av !< average of wghf_eb_green
594    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_green_av       !< Average of t_green
595    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_window_av !< average of wghf_eb_window
596    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_window_av      !< Average of t_window   
597   
598
599!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
600!-- anthropogenic heat sources
601!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
602    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE        ::  aheat             !< daily average of anthropogenic heat (W/m2)
603    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  aheatprof         !< diurnal profiles of anthropogenic heat for particular layers
604    INTEGER(iwp)                                   ::  naheatlayers = 1  !< number of layers of anthropogenic heat
605
606!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
607!-- wall surface model
608!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
609!-- wall surface model constants
610    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzb_wall = 0       !< inner side of the wall model (to be switched)
611    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzt_wall = 3       !< outer side of the wall model (to be switched)
612    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzw = 4            !< number of wall layers (fixed for now)
613
614    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
615                                                                         !< normalized soil, wall and roof layer depths (m/m)
616!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
617    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
618!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
619!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
620                                                                         !< normalized window layer depths (m/m)
621!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
622                                                                         !< normalized green layer depths (m/m)
623    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
624!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
625
626
627    REAL(wp)                                       :: wall_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner wall surface (~22 degrees C) (K)
628    REAL(wp)                                       :: roof_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner roof surface (~22 degrees C) (K)
629    REAL(wp)                                       :: soil_inner_temperature = 288.0_wp    !< temperature of the deep soil (~15 degrees C) (K)
630    REAL(wp)                                       :: window_inner_temperature = 295.0_wp  !< temperature of the inner window surface (~22 degrees C) (K)
631
632!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
633!-- surface and material model variables for walls, ground, roofs
634!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
635    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn                !< normalized wall layer depths (m)
636    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_window         !< normalized window layer depths (m)
637    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_green          !< normalized green layer depths (m)
638
639#if defined( __nopointer )
640    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h           !< wall surface temperature (K) at horizontal walls
641    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_p         !< progn. wall surface temperature (K) at horizontal walls
642    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h    !< window surface temperature (K) at horizontal walls
643    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_p  !< progn. window surface temperature (K) at horizontal walls
644    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h     !< green surface temperature (K) at horizontal walls
645    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_p   !< progn. green surface temperature (K) at horizontal walls
646    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h      !< near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
647    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_p    !< progn. near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
648    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v
649    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v_p
650    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v
651    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v_p
652    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v
653    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v_p
654    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v
655    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v_p
656#else
657    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h
658    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h_p
659    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h
660    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h_p
661    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h
662    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h_p
663    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h
664    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h_p
665
666    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_1
667    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_2
668    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_1
669    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_2
670    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_1
671    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_2
672    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_1
673    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_2
674
675    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v
676    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v_p
677    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v
678    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v_p
679    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v
680    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v_p
681    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v
682    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v_p
683
684    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_1
685    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_2
686    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_1
687    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_2
688    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_1
689    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_2
690    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_1
691    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_2
692   
693#endif
694    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_av          !< average of wall surface temperature (K)
695    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_av   !< average of window surface temperature (K)
696    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_av    !< average of green wall surface temperature (K)
697    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_av    !< average of whole wall surface temperature (K)
698
699!-- Temporal tendencies for time stepping           
700    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_m       !< surface temperature tendency of wall (K)
701    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_window_m !< surface temperature tendency of window (K)
702    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_green_m !< surface temperature tendency of green wall (K)
703
704!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
705!-- Energy balance variables
706!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
707!-- parameters of the land, roof and wall surfaces
708
709#if defined( __nopointer )
710    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h             !< Wall temperature (K)
711    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av          !< Average of t_wall
712    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_p           !< Prog. wall temperature (K)
713    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h           !< Window temperature (K)
714    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av        !< Average of t_window
715    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_p         !< Prog. window temperature (K)
716    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h            !< Green temperature (K)
717    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av         !< Average of t_green
718    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_p          !< Prog. green temperature (K)
719
720    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v             !< Wall temperature (K)
721    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av          !< Average of t_wall
722    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_p           !< Prog. wall temperature (K)
723    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v           !< Window temperature (K)
724    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av        !< Average of t_window
725    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_p         !< Prog. window temperature (K)
726    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v            !< Green temperature (K)
727    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av         !< Average of t_green
728    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_p          !< Prog. green temperature (K)
729#else
730    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_wall_h, t_wall_h_p
731    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av, t_wall_h_1, t_wall_h_2
732    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_window_h, t_window_h_p
733    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av, t_window_h_1, t_window_h_2
734    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_green_h, t_green_h_p
735    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av, t_green_h_1, t_green_h_2
736
737    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_wall_v, t_wall_v_p
738    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av, t_wall_v_1, t_wall_v_2
739    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_window_v, t_window_v_p
740    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av, t_window_v_1, t_window_v_2
741    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_green_v, t_green_v_p
742    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av, t_green_v_1, t_green_v_2
743#endif
744
745!-- Wall temporal tendencies for time stepping
746    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_wall_m          !< t_wall prognostic array
747    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_window_m        !< t_window prognostic array
748    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_green_m         !< t_green prognostic array
749
750!-- Surface and material parameters classes (surface_type)
751!-- albedo, emissivity, lambda_surf, roughness, thickness, volumetric heat capacity, thermal conductivity
752    INTEGER(iwp)                                   :: n_surface_types      !< number of the wall type categories
753    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: n_surface_params = 9 !< number of parameters for each type of the wall
754    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ialbedo  = 1         !< albedo of the surface
755    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iemiss   = 2         !< emissivity of the surface
756    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdas = 3         !< heat conductivity lambda S between surface and material ( W m-2 K-1 )
757    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irough   = 4         !< roughness length z0 for movements
758    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iroughh  = 5         !< roughness length z0h for scalars (heat, humidity,...)
759    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: icsurf   = 6         !< Surface skin layer heat capacity (J m-2 K-1 )
760    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ithick   = 7         !< thickness of the surface (wall, roof, land)  ( m )
761    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irhoC    = 8         !< volumetric heat capacity rho*C of the material ( J m-3 K-1 )
762    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdah = 9         !< thermal conductivity lambda H of the wall (W m-1 K-1 )
763    CHARACTER(12), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       :: surface_type_names   !< names of wall types (used only for reports)
764    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE        :: surface_type_codes   !< codes of wall types
765    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: surface_params       !< parameters of wall types
766
767   
768!-- interfaces of subroutines accessed from outside of this module
769    INTERFACE usm_boundary_condition
770       MODULE PROCEDURE usm_boundary_condition
771    END INTERFACE usm_boundary_condition
772
773    INTERFACE usm_check_data_output
774       MODULE PROCEDURE usm_check_data_output
775    END INTERFACE usm_check_data_output
776   
777    INTERFACE usm_check_parameters
778       MODULE PROCEDURE usm_check_parameters
779    END INTERFACE usm_check_parameters
780   
781    INTERFACE usm_data_output_3d
782       MODULE PROCEDURE usm_data_output_3d
783    END INTERFACE usm_data_output_3d
784   
785    INTERFACE usm_define_netcdf_grid
786       MODULE PROCEDURE usm_define_netcdf_grid
787    END INTERFACE usm_define_netcdf_grid
788
789    INTERFACE usm_init_urban_surface
790       MODULE PROCEDURE usm_init_urban_surface
791    END INTERFACE usm_init_urban_surface
792
793    INTERFACE usm_material_heat_model
794       MODULE PROCEDURE usm_material_heat_model
795    END INTERFACE usm_material_heat_model
796   
797    INTERFACE usm_green_heat_model
798       MODULE PROCEDURE usm_green_heat_model
799    END INTERFACE usm_green_heat_model
800   
801    INTERFACE usm_parin
802       MODULE PROCEDURE usm_parin
803    END INTERFACE usm_parin
804   
805    INTERFACE usm_temperature_near_surface
806       MODULE PROCEDURE usm_temperature_near_surface
807    END INTERFACE usm_temperature_near_surface
808
809    INTERFACE usm_rrd_local
810       MODULE PROCEDURE usm_rrd_local
811    END INTERFACE usm_rrd_local
812
813    INTERFACE usm_surface_energy_balance
814       MODULE PROCEDURE usm_surface_energy_balance
815    END INTERFACE usm_surface_energy_balance
816   
817    INTERFACE usm_swap_timelevel
818       MODULE PROCEDURE usm_swap_timelevel
819    END INTERFACE usm_swap_timelevel
820       
821    INTERFACE usm_wrd_local
822       MODULE PROCEDURE usm_wrd_local
823    END INTERFACE usm_wrd_local
824
825    INTERFACE usm_allocate_surface
826       MODULE PROCEDURE usm_allocate_surface
827    END INTERFACE usm_allocate_surface
828
829    INTERFACE usm_average_3d_data
830       MODULE PROCEDURE usm_average_3d_data
831    END INTERFACE usm_average_3d_data
832
833   
834    SAVE
835
836    PRIVATE 
837   
838!-- Public functions
839    PUBLIC usm_boundary_condition, usm_check_parameters, usm_init_urban_surface,&
840           usm_rrd_local,                                                      & 
841           usm_surface_energy_balance, usm_material_heat_model,                &
842           usm_swap_timelevel, usm_check_data_output, usm_average_3d_data,     &
843           usm_data_output_3d, usm_define_netcdf_grid, usm_parin,              &
844           usm_wrd_local, usm_allocate_surface
845
846!-- Public parameters, constants and initial values
847    PUBLIC usm_anthropogenic_heat, usm_material_model,                          &
848           usm_green_heat_model, usm_temperature_near_surface
849
850
851
852 CONTAINS
853
854!------------------------------------------------------------------------------!
855! Description:
856! ------------
857!> This subroutine creates the necessary indices of the urban surfaces
858!> and plant canopy and it allocates the needed arrays for USM
859!------------------------------------------------------------------------------!
860    SUBROUTINE usm_allocate_surface
861   
862        IMPLICIT NONE
863       
864        INTEGER(iwp) ::  l
865
866!
867!--     Allocate radiation arrays which are part of the new data type.
868!--     For horizontal surfaces.
869        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf(1:surf_usm_h%ns)    )
870        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_l(1:surf_usm_h%ns) )
871!
872!--     For vertical surfaces
873        DO  l = 0, 3
874           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
875           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_l(1:surf_usm_v(l)%ns) )
876        ENDDO
877
878!--     Wall surface model
879!--     allocate arrays for wall surface model and define pointers
880       
881!--     allocate array of wall types and wall parameters
882        ALLOCATE ( surf_usm_h%surface_types(1:surf_usm_h%ns) )
883        DO  l = 0, 3
884           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surface_types(1:surf_usm_v(l)%ns) )
885        ENDDO
886!
887!--     Allocate albedo_type and albedo. Each surface element
888!--     has 3 values, 0: wall fraction, 1: green fraction, 2: window fraction.
889        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo_type(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
890        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo(0:2,1:surf_usm_h%ns)      )
891        surf_usm_h%albedo_type = albedo_type
892        DO  l = 0, 3
893           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo_type(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
894           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
895           surf_usm_v(l)%albedo_type = albedo_type
896        ENDDO       
897
898
899!
900!--     Allocate indoor target temperature for summer and winter
901        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_summer(1:surf_usm_h%ns) )
902        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_winter(1:surf_usm_h%ns) )
903        DO  l = 0, 3
904           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_summer(1:surf_usm_v(l)%ns) )
905           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_winter(1:surf_usm_v(l)%ns) )
906        ENDDO   
907!
908!--     Allocate flag indicating ground floor level surface elements
909        ALLOCATE ( surf_usm_h%ground_level(1:surf_usm_h%ns) ) 
910        DO  l = 0, 3
911           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%ground_level(1:surf_usm_v(l)%ns) )
912        ENDDO   
913!
914!--      Allocate arrays for relative surface fraction.
915!--      0 - wall fraction, 1 - green fraction, 2 - window fraction
916         ALLOCATE( surf_usm_h%frac(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
917         surf_usm_h%frac = 0.0_wp
918         DO  l = 0, 3
919            ALLOCATE( surf_usm_v(l)%frac(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
920            surf_usm_v(l)%frac = 0.0_wp
921         ENDDO
922       
923!--     wall and roof surface parameters. First for horizontal surfaces
924        ALLOCATE ( surf_usm_h%isroof_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
925        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
926        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_window(1:surf_usm_h%ns) )
927        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_green(1:surf_usm_h%ns)  )
928        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface(1:surf_usm_h%ns)       )
929        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_window(1:surf_usm_h%ns)   )
930        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_green(1:surf_usm_h%ns)    )
931        ALLOCATE ( surf_usm_h%transmissivity(1:surf_usm_h%ns)  )
932        ALLOCATE ( surf_usm_h%lai(1:surf_usm_h%ns)             )
933        ALLOCATE ( surf_usm_h%emissivity(0:2,1:surf_usm_h%ns)  )
934        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a(1:surf_usm_h%ns)             )
935        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_green(1:surf_usm_h%ns)       )
936        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_window(1:surf_usm_h%ns)      )
937
938!
939!--     For vertical surfaces.
940        DO  l = 0, 3
941           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
942           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
943           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
944           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_window(1:surf_usm_v(l)%ns)   )
945           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
946           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_green(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
947           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%transmissivity(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
948           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lai(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
949           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%emissivity(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
950           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
951           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_green(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
952           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_window(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
953        ENDDO
954
955!       
956!--     allocate wall and roof material parameters. First for horizontal surfaces
957        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_wall(1:surf_usm_h%ns)               )
958        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_window(1:surf_usm_h%ns)                  )
959        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_green(1:surf_usm_h%ns)                   )
960        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
961        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
962        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
963        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
964        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
965        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)     )
966
967!
968!--     For vertical surfaces.
969        DO  l = 0, 3
970           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_wall(1:surf_usm_v(l)%ns)               )
971           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_window(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
972           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_green(1:surf_usm_v(l)%ns)                   )
973           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
974           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
975           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
976           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
977           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
978           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
979        ENDDO
980
981!--     allocate wall and roof layers sizes. For horizontal surfaces.
982        ALLOCATE ( zwn(nzb_wall:nzt_wall) )
983        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
984        ALLOCATE ( zwn_window(nzb_wall:nzt_wall) )
985        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
986        ALLOCATE ( zwn_green(nzb_wall:nzt_wall) )
987        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
988        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
989        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
990        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
991        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)            )
992        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
993        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
994        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
995        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
996        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
997        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
998        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
999        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1000!
1001!--     For vertical surfaces.
1002        DO  l = 0, 3
1003           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1004           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1005           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1006           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1007           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1008           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1009           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)            )
1010           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1011           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1012           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1013           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1014           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1015           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1016           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1017           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1018        ENDDO
1019
1020!--     allocate wall and roof temperature arrays, for horizontal walls
1021#if defined( __nopointer )
1022        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h ) )                                     &
1023           ALLOCATE ( t_surf_h(1:surf_usm_h%ns) )
1024        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_p ) )                                   &
1025           ALLOCATE ( t_surf_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1026        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h ) )                                     &           
1027           ALLOCATE ( t_wall_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1028        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_p ) )                                   &           
1029           ALLOCATE ( t_wall_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1030        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h ) )                              &
1031           ALLOCATE ( t_surf_window_h(1:surf_usm_h%ns) )
1032        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_p ) )                            &
1033           ALLOCATE ( t_surf_window_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1034        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h ) )                                   &           
1035           ALLOCATE ( t_window_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1036        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_p ) )                                 &           
1037           ALLOCATE ( t_window_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1038        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h ) )                               &
1039           ALLOCATE ( t_surf_green_h(1:surf_usm_h%ns) )
1040        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_p ) )                             &
1041           ALLOCATE ( t_surf_green_h_p(1:surf_usm_h%ns) )           
1042        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h ) )                                    &           
1043           ALLOCATE ( t_green_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1044        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_p ) )                                  &           
1045           ALLOCATE ( t_green_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1046        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h ) )                                &
1047           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h(1:surf_usm_h%ns) )
1048        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_p ) )                              &
1049           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1050#else
1051!
1052!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1053!--     might be already allocated.
1054        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_1 ) )                                   &
1055           ALLOCATE ( t_surf_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1056        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_2 ) )                                   &
1057           ALLOCATE ( t_surf_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1058        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_1 ) )                                   &           
1059           ALLOCATE ( t_wall_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1060        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_2 ) )                                   &           
1061           ALLOCATE ( t_wall_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1062        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_1 ) )                            &
1063           ALLOCATE ( t_surf_window_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1064        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_2 ) )                            &
1065           ALLOCATE ( t_surf_window_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1066        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_1 ) )                                 &           
1067           ALLOCATE ( t_window_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1068        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_2 ) )                                 &           
1069           ALLOCATE ( t_window_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1070        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_1 ) )                             &
1071           ALLOCATE ( t_surf_green_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1072        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_2 ) )                             &
1073           ALLOCATE ( t_surf_green_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1074        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_1 ) )                                  &           
1075           ALLOCATE ( t_green_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1076        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_2 ) )                                  &           
1077           ALLOCATE ( t_green_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1078        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_1 ) )                              &
1079           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1080        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_2 ) )                              &
1081           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1082!           
1083!--     initial assignment of the pointers
1084        t_wall_h    => t_wall_h_1;    t_wall_h_p    => t_wall_h_2
1085        t_window_h    => t_window_h_1;    t_window_h_p    => t_window_h_2
1086        t_green_h    => t_green_h_1;    t_green_h_p    => t_green_h_2
1087        t_surf_h => t_surf_h_1; t_surf_h_p => t_surf_h_2           
1088        t_surf_window_h => t_surf_window_h_1; t_surf_window_h_p => t_surf_window_h_2 
1089        t_surf_green_h => t_surf_green_h_1; t_surf_green_h_p => t_surf_green_h_2           
1090        t_surf_10cm_h => t_surf_10cm_h_1; t_surf_10cm_h_p => t_surf_10cm_h_2 
1091 
1092#endif
1093
1094!--     allocate wall and roof temperature arrays, for vertical walls if required
1095#if defined( __nopointer )
1096        DO  l = 0, 3
1097           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v(l)%t ) )                             &
1098              ALLOCATE ( t_surf_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1099           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_p(l)%t ) )                           &
1100              ALLOCATE ( t_surf_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1101           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v(l)%t ) )                             &
1102              ALLOCATE ( t_wall_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1103           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_p(l)%t ) )                           &                 
1104              ALLOCATE ( t_wall_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1105           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v(l)%t ) )                      &
1106              ALLOCATE ( t_surf_window_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1107           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_p(l)%t ) )                    &
1108              ALLOCATE ( t_surf_window_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1109           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v(l)%t ) )                           &
1110              ALLOCATE ( t_window_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1111           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_p(l)%t ) )                         &                 
1112              ALLOCATE ( t_window_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1113           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v(l)%t ) )                            &
1114              ALLOCATE ( t_green_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1115           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_p(l)%t ) )                          &                 
1116              ALLOCATE ( t_green_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1117           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v(l)%t ) )                       &
1118              ALLOCATE ( t_surf_green_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1119           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_p(l)%t ) )                     &
1120              ALLOCATE ( t_surf_green_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1121           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v(l)%t ) )                        &
1122              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1123           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_p(l)%t ) )                        &
1124              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1125        ENDDO
1126#else
1127!
1128!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1129!--     might be already allocated.
1130        DO  l = 0, 3
1131           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_1(l)%t ) )                           &
1132              ALLOCATE ( t_surf_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1133           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_2(l)%t ) )                           &
1134              ALLOCATE ( t_surf_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1135           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_1(l)%t ) )                           &           
1136              ALLOCATE ( t_wall_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1137           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_2(l)%t ) )                           &           
1138              ALLOCATE ( t_wall_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1139           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_1(l)%t ) )                    &
1140              ALLOCATE ( t_surf_window_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1141           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_2(l)%t ) )                    &
1142              ALLOCATE ( t_surf_window_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1143           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_1(l)%t ) )                         &           
1144              ALLOCATE ( t_window_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1145           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_2(l)%t ) )                         &           
1146              ALLOCATE ( t_window_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1147           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_1(l)%t ) )                     &
1148              ALLOCATE ( t_surf_green_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1149           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_2(l)%t ) )                     &
1150              ALLOCATE ( t_surf_green_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1151           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_1(l)%t ) )                          &           
1152              ALLOCATE ( t_green_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1153           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_2(l)%t ) )                          &           
1154              ALLOCATE ( t_green_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1155           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_1(l)%t ) )                     &
1156              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1157           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_2(l)%t ) )                     &
1158              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1159        ENDDO
1160!
1161!--     initial assignment of the pointers
1162        t_wall_v    => t_wall_v_1;    t_wall_v_p    => t_wall_v_2
1163        t_surf_v => t_surf_v_1; t_surf_v_p => t_surf_v_2
1164        t_window_v    => t_window_v_1;    t_window_v_p    => t_window_v_2
1165        t_green_v    => t_green_v_1;    t_green_v_p    => t_green_v_2
1166        t_surf_window_v => t_surf_window_v_1; t_surf_window_v_p => t_surf_window_v_2
1167        t_surf_green_v => t_surf_green_v_1; t_surf_green_v_p => t_surf_green_v_2
1168        t_surf_10cm_v => t_surf_10cm_v_1; t_surf_10cm_v_p => t_surf_10cm_v_2
1169
1170#endif
1171!
1172!--     Allocate intermediate timestep arrays. For horizontal surfaces.
1173        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_m(1:surf_usm_h%ns)                  )
1174        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1175        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_window_m(1:surf_usm_h%ns)             )
1176        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1177        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1178        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_green_m(1:surf_usm_h%ns)              )
1179
1180!
1181!--     Set inital values for prognostic quantities
1182        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_m = 0.0_wp
1183        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_wall_m    ) )  surf_usm_h%tt_wall_m    = 0.0_wp
1184        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1185        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_window_m    )      )  surf_usm_h%tt_window_m         = 0.0_wp
1186        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_green_m    )       )  surf_usm_h%tt_green_m          = 0.0_wp
1187        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_green_m )  )  surf_usm_h%tt_surface_green_m  = 0.0_wp
1188!
1189!--     Now, for vertical surfaces
1190        DO  l = 0, 3
1191           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_m(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
1192           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1193           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_m = 0.0_wp
1194           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_wall_m    ) )  surf_usm_v(l)%tt_wall_m    = 0.0_wp
1195           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
1196           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1197           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1198           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_window_m  ) )  surf_usm_v(l)%tt_window_m    = 0.0_wp
1199           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1200           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m = 0.0_wp
1201           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1202           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_green_m   ) )  surf_usm_v(l)%tt_green_m    = 0.0_wp
1203        ENDDO
1204
1205!--     allocate wall heat flux output array and set initial values. For horizontal surfaces
1206!         ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf(1:surf_usm_h%ns)    )  !can be removed
1207        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1208        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1209        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1210        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green(1:surf_usm_h%ns) )
1211        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1212        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1213        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf    ) )  surf_usm_h%wshf    = 0.0_wp
1214        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf_eb ) )  surf_usm_h%wshf_eb = 0.0_wp
1215        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb ) )  surf_usm_h%wghf_eb = 0.0_wp
1216        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_window ) )  surf_usm_h%wghf_eb_window = 0.0_wp
1217        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_green ) )  surf_usm_h%wghf_eb_green = 0.0_wp
1218        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb ) )  surf_usm_h%iwghf_eb = 0.0_wp
1219        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_h%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1220!
1221!--     Now, for vertical surfaces
1222        DO  l = 0, 3
1223!            ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )    ! can be removed
1224           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1225           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1226           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1227           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1228           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1229           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1230           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf    ) )  surf_usm_v(l)%wshf    = 0.0_wp
1231           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wshf_eb = 0.0_wp
1232           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb = 0.0_wp
1233           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_window = 0.0_wp
1234           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_green = 0.0_wp
1235           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb = 0.0_wp
1236           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1237        ENDDO
1238       
1239    END SUBROUTINE usm_allocate_surface
1240
1241
1242!------------------------------------------------------------------------------!
1243! Description:
1244! ------------
1245!> Sum up and time-average urban surface output quantities as well as allocate
1246!> the array necessary for storing the average.
1247!------------------------------------------------------------------------------!
1248    SUBROUTINE usm_average_3d_data( mode, variable )
1249
1250        IMPLICIT NONE
1251
1252        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) ::  mode
1253        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) :: variable
1254 
1255        INTEGER(iwp)                                       :: i, j, k, l, m, ids, idsint, iwl, istat
1256        CHARACTER (len=varnamelength)                      :: var, surfid
1257        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5
1258        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
1259        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint = (/ iup_u, isouth_u, inorth_u, iwest_u, ieast_u /)
1260
1261!--     find the real name of the variable
1262        ids = -1
1263        var = TRIM(variable)
1264        DO i = 0, nd-1
1265            k = len(TRIM(var))
1266            j = len(TRIM(dirname(i)))
1267            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
1268                ids = i
1269                idsint = dirint(ids)
1270                var = var(:k-j)
1271                EXIT
1272            ENDIF
1273        ENDDO
1274        IF ( ids == -1 )  THEN
1275            var = TRIM(variable)
1276        ENDIF
1277        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
1278!--          wall layers
1279            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1280            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1281                var = var(1:10)
1282            ELSE
1283!--             wrong wall layer index
1284                RETURN
1285            ENDIF
1286        ENDIF
1287        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
1288!--          wall layers
1289            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1290            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1291                var = var(1:12)
1292            ELSE
1293!--             wrong window layer index
1294                RETURN
1295            ENDIF
1296        ENDIF
1297        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
1298!--          wall layers
1299            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1300            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1301                var = var(1:11)
1302            ELSE
1303!--             wrong green layer index
1304                RETURN
1305            ENDIF
1306        ENDIF
1307
1308        IF ( mode == 'allocate' )  THEN
1309           
1310           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1311               
1312                CASE ( 'usm_rad_net' )
1313!--                 array of complete radiation balance
1314                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%rad_net_av) )  THEN
1315                        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_av(1:surf_usm_h%ns) )
1316                        surf_usm_h%rad_net_av = 0.0_wp
1317                    ENDIF
1318                    DO  l = 0, 3
1319                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%rad_net_av) )  THEN
1320                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1321                           surf_usm_v(l)%rad_net_av = 0.0_wp
1322                       ENDIF
1323                    ENDDO
1324                   
1325                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1326!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1327                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinsw_av) )  THEN
1328                        ALLOCATE( surfinsw_av(nsurfl) )
1329                        surfinsw_av = 0.0_wp
1330                    ENDIF
1331
1332                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1333!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1334                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlw_av) )  THEN
1335                        ALLOCATE( surfinlw_av(nsurfl) )
1336                        surfinlw_av = 0.0_wp
1337                    ENDIF
1338
1339                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1340!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1341                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdir_av) )  THEN
1342                        ALLOCATE( surfinswdir_av(nsurfl) )
1343                        surfinswdir_av = 0.0_wp
1344                    ENDIF
1345
1346                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1347!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1348                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdif_av) )  THEN
1349                        ALLOCATE( surfinswdif_av(nsurfl) )
1350                        surfinswdif_av = 0.0_wp
1351                    ENDIF
1352
1353                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1354!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1355                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswref_av) )  THEN
1356                        ALLOCATE( surfinswref_av(nsurfl) )
1357                        surfinswref_av = 0.0_wp
1358                    ENDIF
1359
1360                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1361!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1362                   IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwdif_av) )  THEN
1363                        ALLOCATE( surfinlwdif_av(nsurfl) )
1364                        surfinlwdif_av = 0.0_wp
1365                    ENDIF
1366
1367                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1368!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1369                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwref_av) )  THEN
1370                        ALLOCATE( surfinlwref_av(nsurfl) )
1371                        surfinlwref_av = 0.0_wp
1372                    ENDIF
1373
1374                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1375!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1376                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutsw_av) )  THEN
1377                        ALLOCATE( surfoutsw_av(nsurfl) )
1378                        surfoutsw_av = 0.0_wp
1379                    ENDIF
1380
1381                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1382!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1383                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutlw_av) )  THEN
1384                        ALLOCATE( surfoutlw_av(nsurfl) )
1385                        surfoutlw_av = 0.0_wp
1386                    ENDIF
1387                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1388!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1389                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfins_av) )  THEN
1390                        ALLOCATE( surfins_av(nsurfl) )
1391                        surfins_av = 0.0_wp
1392                    ENDIF
1393                                   
1394                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1395!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1396                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinl_av) )  THEN
1397                        ALLOCATE( surfinl_av(nsurfl) )
1398                        surfinl_av = 0.0_wp
1399                    ENDIF
1400                                   
1401                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1402!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1403                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%surfhf_av) )  THEN
1404                        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1405                        surf_usm_h%surfhf_av = 0.0_wp
1406                    ENDIF
1407                    DO  l = 0, 3
1408                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%surfhf_av) )  THEN
1409                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1410                           surf_usm_v(l)%surfhf_av = 0.0_wp
1411                       ENDIF
1412                    ENDDO
1413
1414                CASE ( 'usm_wshf' )
1415!--                 array of sensible heat flux from surfaces
1416!--                 land surfaces
1417                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wshf_eb_av) )  THEN
1418                        ALLOCATE( surf_usm_h%wshf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1419                        surf_usm_h%wshf_eb_av = 0.0_wp
1420                    ENDIF
1421                    DO  l = 0, 3
1422                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wshf_eb_av) )  THEN
1423                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1424                           surf_usm_v(l)%wshf_eb_av = 0.0_wp
1425                       ENDIF
1426                    ENDDO
1427!
1428!--             Please note, the following output quantities belongs to the
1429!--             individual tile fractions - ground heat flux at wall-, window-,
1430!--             and green fraction. Aggregated ground-heat flux is treated
1431!--             accordingly in average_3d_data, sum_up_3d_data, etc..
1432                CASE ( 'usm_wghf' )
1433!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1434                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_av) )  THEN
1435                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1436                        surf_usm_h%wghf_eb_av = 0.0_wp
1437                    ENDIF
1438                    DO  l = 0, 3
1439                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_av) )  THEN
1440                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1441                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_av = 0.0_wp
1442                       ENDIF
1443                    ENDDO
1444
1445                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1446!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1447                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_window_av) )  THEN
1448                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1449                        surf_usm_h%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1450                    ENDIF
1451                    DO  l = 0, 3
1452                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av) )  THEN
1453                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1454                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1455                       ENDIF
1456                    ENDDO
1457
1458                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1459!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1460                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_green_av) )  THEN
1461                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1462                        surf_usm_h%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1463                    ENDIF
1464                    DO  l = 0, 3
1465                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av) )  THEN
1466                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1467                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1468                       ENDIF
1469                    ENDDO
1470
1471                CASE ( 'usm_iwghf' )
1472!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1473                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_av) )  THEN
1474                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1475                        surf_usm_h%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1476                    ENDIF
1477                    DO  l = 0, 3
1478                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av) )  THEN
1479                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1480                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1481                       ENDIF
1482                    ENDDO
1483
1484                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1485!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1486                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1487                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1488                        surf_usm_h%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1489                    ENDIF
1490                    DO  l = 0, 3
1491                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1492                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1493                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1494                       ENDIF
1495                    ENDDO
1496                   
1497                CASE ( 'usm_t_surf' )
1498!--                 surface temperature for surfaces
1499                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_av) )  THEN
1500                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1501                        surf_usm_h%t_surf_av = 0.0_wp
1502                    ENDIF
1503                    DO  l = 0, 3
1504                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_av) )  THEN
1505                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1506                           surf_usm_v(l)%t_surf_av = 0.0_wp
1507                       ENDIF
1508                    ENDDO
1509
1510                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1511!--                 surface temperature for window surfaces
1512                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_window_av) )  THEN
1513                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1514                        surf_usm_h%t_surf_window_av = 0.0_wp
1515                    ENDIF
1516                    DO  l = 0, 3
1517                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_window_av) )  THEN
1518                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1519                           surf_usm_v(l)%t_surf_window_av = 0.0_wp
1520                       ENDIF
1521                    ENDDO
1522                   
1523                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1524!--                 surface temperature for green surfaces
1525                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_green_av) )  THEN
1526                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1527                        surf_usm_h%t_surf_green_av = 0.0_wp
1528                    ENDIF
1529                    DO  l = 0, 3
1530                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_green_av) )  THEN
1531                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1532                           surf_usm_v(l)%t_surf_green_av = 0.0_wp
1533                       ENDIF
1534                    ENDDO
1535               
1536                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1537!--                 near surface temperature for whole surfaces
1538                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_10cm_av) )  THEN
1539                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_h%ns) )
1540                        surf_usm_h%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1541                    ENDIF
1542                    DO  l = 0, 3
1543                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av) )  THEN
1544                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1545                           surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1546                       ENDIF
1547                    ENDDO
1548
1549                CASE ( 'usm_t_wall' )
1550!--                 wall temperature for iwl layer of walls and land
1551                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_wall_av) )  THEN
1552                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1553                        surf_usm_h%t_wall_av = 0.0_wp
1554                    ENDIF
1555                    DO  l = 0, 3
1556                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_wall_av) )  THEN
1557                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1558                           surf_usm_v(l)%t_wall_av = 0.0_wp
1559                       ENDIF
1560                    ENDDO
1561
1562                CASE ( 'usm_t_window' )
1563!--                 window temperature for iwl layer of walls and land
1564                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_window_av) )  THEN
1565                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1566                        surf_usm_h%t_window_av = 0.0_wp
1567                    ENDIF
1568                    DO  l = 0, 3
1569                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_window_av) )  THEN
1570                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1571                           surf_usm_v(l)%t_window_av = 0.0_wp
1572                       ENDIF
1573                    ENDDO
1574
1575                CASE ( 'usm_t_green' )
1576!--                 green temperature for iwl layer of walls and land
1577                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_green_av) )  THEN
1578                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1579                        surf_usm_h%t_green_av = 0.0_wp
1580                    ENDIF
1581                    DO  l = 0, 3
1582                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_green_av) )  THEN
1583                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1584                           surf_usm_v(l)%t_green_av = 0.0_wp
1585                       ENDIF
1586                    ENDDO
1587
1588               CASE DEFAULT
1589                   CONTINUE
1590
1591           END SELECT
1592
1593        ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1594           
1595           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1596               
1597                CASE ( 'usm_rad_net' )
1598!--                 array of complete radiation balance
1599                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1600                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1601                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) +           &
1602                                          surf_usm_h%rad_net_l(m)
1603                    ENDDO
1604                    DO  l = 0, 3
1605                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1606                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1607                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) +        &
1608                                          surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
1609                       ENDDO
1610                    ENDDO
1611                   
1612                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1613!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1614                    DO l = 1, nsurfl
1615                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1616                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) + surfinsw(l)
1617                        ENDIF
1618                    ENDDO
1619                             
1620                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1621!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1622                    DO l = 1, nsurfl
1623                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1624                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) + surfinlw(l)
1625                        ENDIF
1626                    ENDDO
1627                   
1628                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1629!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1630                    DO l = 1, nsurfl
1631                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1632                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) + surfinswdir(l)
1633                        ENDIF
1634                    ENDDO
1635                   
1636                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1637!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1638                    DO l = 1, nsurfl
1639                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1640                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) + surfinswdif(l)
1641                        ENDIF
1642                    ENDDO
1643                   
1644                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1645!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1646                    DO l = 1, nsurfl
1647                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1648                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) + surfinsw(l) - &
1649                                                surfinswdir(l) - surfinswdif(l)
1650                        ENDIF
1651                    ENDDO
1652
1653                   
1654                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1655!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1656                    DO l = 1, nsurfl
1657                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1658                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) + surfinlwdif(l)
1659                        ENDIF
1660                    ENDDO
1661!                     
1662                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1663!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1664                    DO l = 1, nsurfl
1665                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1666                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) + &
1667                                                surfinlw(l) - surfinlwdif(l)
1668                        ENDIF
1669                    ENDDO
1670                   
1671                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1672!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1673                    DO l = 1, nsurfl
1674                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1675                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) + surfoutsw(l)
1676                        ENDIF
1677                    ENDDO
1678                   
1679                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1680!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1681                    DO l = 1, nsurfl
1682                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1683                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) + surfoutlw(l)
1684                        ENDIF
1685                    ENDDO
1686                   
1687                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1688!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1689                    DO l = 1, nsurfl
1690                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1691                            surfins_av(l) = surfins_av(l) + surfins(l)
1692                        ENDIF
1693                    ENDDO
1694                                   
1695                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1696!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1697                    DO l = 1, nsurfl
1698                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1699                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) + surfinl(l)
1700                        ENDIF
1701                    ENDDO
1702                   
1703                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1704!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1705                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1706                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
1707                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) +            &
1708                                          surf_usm_h%surfhf(m)
1709                    ENDDO
1710                    DO  l = 0, 3
1711                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1712                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
1713                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) +         &
1714                                          surf_usm_v(l)%surfhf(m)
1715                       ENDDO
1716                    ENDDO
1717                   
1718                CASE ( 'usm_wshf' )
1719!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1720                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1721                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
1722                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) +           &
1723                                          surf_usm_h%wshf_eb(m)
1724                    ENDDO
1725                    DO  l = 0, 3
1726                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1727                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
1728                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) +        &
1729                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
1730                       ENDDO
1731                    ENDDO
1732                   
1733                CASE ( 'usm_wghf' )
1734!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1735                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1736                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
1737                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) +           &
1738                                          surf_usm_h%wghf_eb(m)
1739                    ENDDO
1740                    DO  l = 0, 3
1741                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1742                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
1743                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) +        &
1744                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
1745                       ENDDO
1746                    ENDDO
1747                   
1748                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1749!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1750                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1751                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
1752                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) +           &
1753                                          surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
1754                    ENDDO
1755                    DO  l = 0, 3
1756                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1757                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
1758                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) +        &
1759                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
1760                       ENDDO
1761                    ENDDO
1762
1763                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1764!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1765                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1766                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
1767                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) +           &
1768                                          surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
1769                    ENDDO
1770                    DO  l = 0, 3
1771                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1772                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
1773                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) +        &
1774                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
1775                       ENDDO
1776                    ENDDO
1777                   
1778                CASE ( 'usm_iwghf' )
1779!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1780                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1781                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
1782                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) +           &
1783                                          surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1784                    ENDDO
1785                    DO  l = 0, 3
1786                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1787                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
1788                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) +        &
1789                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1790                       ENDDO
1791                    ENDDO
1792                   
1793                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1794!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1795                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1796                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
1797                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) +           &
1798                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
1799                    ENDDO
1800                    DO  l = 0, 3
1801                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1802                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
1803                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) +        &
1804                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
1805                       ENDDO
1806                    ENDDO
1807                   
1808                CASE ( 'usm_t_surf' )
1809!--                 surface temperature for surfaces
1810                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1811                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
1812                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) +            &
1813                                          t_surf_h(m)
1814                    ENDDO
1815                    DO  l = 0, 3
1816                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1817                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
1818                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) +         &
1819                                          t_surf_v(l)%t(m)
1820                       ENDDO
1821                    ENDDO
1822                   
1823                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1824!--                 surface temperature for window surfaces
1825                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1826                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
1827                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) +            &
1828                                          t_surf_window_h(m)
1829                    ENDDO
1830                    DO  l = 0, 3
1831                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1832                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
1833                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) +         &
1834                                          t_surf_window_v(l)%t(m)
1835                       ENDDO
1836                    ENDDO
1837                   
1838                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1839!--                 surface temperature for green surfaces
1840                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1841                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
1842                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) +            &
1843                                          t_surf_green_h(m)
1844                    ENDDO
1845                    DO  l = 0, 3
1846                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1847                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
1848                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) +         &
1849                                          t_surf_green_v(l)%t(m)
1850                       ENDDO
1851                    ENDDO
1852               
1853                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1854!--                 near surface temperature for whole surfaces
1855                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1856                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
1857                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) +            &
1858                                          t_surf_10cm_h(m)
1859                    ENDDO
1860                    DO  l = 0, 3
1861                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1862                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
1863                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) +         &
1864                                          t_surf_10cm_v(l)%t(m)
1865                       ENDDO
1866                    ENDDO
1867
1868                   
1869                CASE ( 'usm_t_wall' )
1870!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
1871                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1872                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
1873                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) +        &
1874                                          t_wall_h(iwl,m)
1875                    ENDDO
1876                    DO  l = 0, 3
1877                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1878                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
1879                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) +     &
1880                                          t_wall_v(l)%t(iwl,m)
1881                       ENDDO
1882                    ENDDO
1883                   
1884                CASE ( 'usm_t_window' )
1885!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
1886                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1887                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
1888                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) +        &
1889                                          t_window_h(iwl,m)
1890                    ENDDO
1891                    DO  l = 0, 3
1892                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1893                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
1894                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) +     &
1895                                          t_window_v(l)%t(iwl,m)
1896                       ENDDO
1897                    ENDDO
1898
1899                CASE ( 'usm_t_green' )
1900!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
1901                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1902                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
1903                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) +        &
1904                                          t_green_h(iwl,m)
1905                    ENDDO
1906                    DO  l = 0, 3
1907                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1908                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
1909                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) +     &
1910                                          t_green_v(l)%t(iwl,m)
1911                       ENDDO
1912                    ENDDO
1913
1914                CASE DEFAULT
1915                    CONTINUE
1916
1917           END SELECT
1918
1919        ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
1920           
1921           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1922               
1923                CASE ( 'usm_rad_net' )
1924!--                 array of complete radiation balance
1925                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1926                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1927                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) /           &
1928                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1929                    ENDDO
1930                    DO  l = 0, 3
1931                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1932                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1933                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) /        &
1934                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1935                       ENDDO
1936                    ENDDO
1937                   
1938                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1939!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1940                    DO l = 1, nsurfl
1941                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1942                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1943                        ENDIF
1944                    ENDDO
1945                             
1946                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1947!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1948                    DO l = 1, nsurfl
1949                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1950                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1951                        ENDIF
1952                    ENDDO
1953                   
1954                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1955!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1956                    DO l = 1, nsurfl
1957                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1958                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1959                        ENDIF
1960                    ENDDO
1961                   
1962                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1963!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1964                    DO l = 1, nsurfl
1965                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1966                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1967                        ENDIF
1968                    ENDDO
1969                   
1970                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1971!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1972                    DO l = 1, nsurfl
1973                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1974                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1975                        ENDIF
1976                    ENDDO
1977                   
1978                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1979!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1980                    DO l = 1, nsurfl
1981                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1982                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1983                        ENDIF
1984                    ENDDO
1985                   
1986                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1987!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1988                    DO l = 1, nsurfl
1989                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1990                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1991                        ENDIF
1992                    ENDDO
1993                   
1994                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1995!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1996                    DO l = 1, nsurfl
1997                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1998                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1999                        ENDIF
2000                    ENDDO
2001                   
2002                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2003!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2004                    DO l = 1, nsurfl
2005                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2006                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2007                        ENDIF
2008                    ENDDO
2009                   
2010                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2011!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2012                    DO l = 1, nsurfl
2013                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2014                            surfins_av(l) = surfins_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2015                        ENDIF
2016                    ENDDO
2017                                   
2018                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2019!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2020                    DO l = 1, nsurfl
2021                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2022                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2023                        ENDIF
2024                    ENDDO
2025                   
2026                CASE ( 'usm_rad_hf' )
2027!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
2028                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2029                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
2030                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) /            &
2031                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2032                    ENDDO
2033                    DO  l = 0, 3
2034                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2035                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
2036                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) /         &
2037                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2038                       ENDDO
2039                    ENDDO
2040                   
2041                CASE ( 'usm_wshf' )
2042!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2043                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2044                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
2045                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) /           &
2046                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2047                    ENDDO
2048                    DO  l = 0, 3
2049                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2050                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
2051                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) /        &
2052                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2053                       ENDDO
2054                    ENDDO
2055                   
2056                CASE ( 'usm_wghf' )
2057!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
2058                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2059                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
2060                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) /           &
2061                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2062                    ENDDO
2063                    DO  l = 0, 3
2064                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2065                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
2066                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) /        &
2067                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2068                       ENDDO
2069                    ENDDO
2070                   
2071                CASE ( 'usm_wghf_window' )
2072!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
2073                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2074                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
2075                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) /           &
2076                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2077                    ENDDO
2078                    DO  l = 0, 3
2079                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2080                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
2081                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) /        &
2082                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2083                       ENDDO
2084                    ENDDO
2085
2086                CASE ( 'usm_wghf_green' )
2087!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
2088                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2089                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
2090                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) /           &
2091                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2092                    ENDDO
2093                    DO  l = 0, 3
2094                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2095                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
2096                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) /        &
2097                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2098                       ENDDO
2099                    ENDDO
2100
2101                CASE ( 'usm_iwghf' )
2102!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
2103                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2104                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
2105                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) /           &
2106                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2107                    ENDDO
2108                    DO  l = 0, 3
2109                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2110                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
2111                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) /        &
2112                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2113                       ENDDO
2114                    ENDDO
2115                   
2116                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
2117!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
2118                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2119                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
2120                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) /           &
2121                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2122                    ENDDO
2123                    DO  l = 0, 3
2124                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2125                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
2126                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) /        &
2127                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2128                       ENDDO
2129                    ENDDO
2130                   
2131                CASE ( 'usm_t_surf' )
2132!--                 surface temperature for surfaces
2133                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2134                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
2135                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) /            &
2136                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2137                    ENDDO
2138                    DO  l = 0, 3
2139                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2140                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
2141                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) /         &
2142                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2143                       ENDDO
2144                    ENDDO
2145                   
2146                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
2147!--                 surface temperature for window surfaces
2148                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2149                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
2150                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) /            &
2151                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2152                    ENDDO
2153                    DO  l = 0, 3
2154                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2155                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
2156                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) /         &
2157                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2158                       ENDDO
2159                    ENDDO
2160                   
2161                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
2162!--                 surface temperature for green surfaces
2163                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2164                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
2165                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) /            &
2166                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2167                    ENDDO
2168                    DO  l = 0, 3
2169                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2170                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
2171                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) /         &
2172                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2173                       ENDDO
2174                    ENDDO
2175                   
2176                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
2177!--                 near surface temperature for whole surfaces
2178                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2179                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
2180                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) /            &
2181                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2182                    ENDDO
2183                    DO  l = 0, 3
2184                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2185                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
2186                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) /         &
2187                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2188                       ENDDO
2189                    ENDDO
2190                   
2191                CASE ( 'usm_t_wall' )
2192!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2193                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2194                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2195                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) /        &
2196                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2197                    ENDDO
2198                    DO  l = 0, 3
2199                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2200                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2201                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) /     &
2202                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2203                       ENDDO
2204                    ENDDO
2205
2206                CASE ( 'usm_t_window' )
2207!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2208                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2209                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2210                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) /        &
2211                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2212                    ENDDO
2213                    DO  l = 0, 3
2214                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2215                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2216                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) /     &
2217                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2218                       ENDDO
2219                    ENDDO
2220
2221                CASE ( 'usm_t_green' )
2222!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2223                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2224                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2225                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) /        &
2226                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2227                    ENDDO
2228                    DO  l = 0, 3
2229                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2230                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2231                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) /     &
2232                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2233                       ENDDO
2234                    ENDDO
2235
2236
2237           END SELECT
2238
2239        ENDIF
2240
2241    END SUBROUTINE usm_average_3d_data
2242
2243
2244
2245!------------------------------------------------------------------------------!
2246! Description:
2247! ------------
2248!> Set internal Neumann boundary condition at outer soil grid points
2249!> for temperature and humidity.
2250!------------------------------------------------------------------------------!
2251 SUBROUTINE usm_boundary_condition
2252 
2253    IMPLICIT NONE
2254
2255    INTEGER(iwp) :: i      !< grid index x-direction
2256    INTEGER(iwp) :: ioff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2257    INTEGER(iwp) :: j      !< grid index y-direction
2258    INTEGER(iwp) :: joff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2259    INTEGER(iwp) :: k      !< grid index z-direction
2260    INTEGER(iwp) :: koff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2261    INTEGER(iwp) :: l      !< running index surface-orientation
2262    INTEGER(iwp) :: m      !< running index surface elements
2263
2264    koff = surf_usm_h%koff
2265    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2266       i = surf_usm_h%i(m)
2267       j = surf_usm_h%j(m)
2268       k = surf_usm_h%k(m)
2269       pt(k+koff,j,i) = pt(k,j,i)
2270    ENDDO
2271
2272    DO  l = 0, 3
2273       ioff = surf_usm_v(l)%ioff
2274       joff = surf_usm_v(l)%joff
2275       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2276          i = surf_usm_v(l)%i(m)
2277          j = surf_usm_v(l)%j(m)
2278          k = surf_usm_v(l)%k(m)
2279          pt(k,j+joff,i+ioff) = pt(k,j,i)
2280       ENDDO
2281    ENDDO
2282
2283 END SUBROUTINE usm_boundary_condition
2284
2285
2286!------------------------------------------------------------------------------!
2287!
2288! Description:
2289! ------------
2290!> Subroutine checks variables and assigns units.
2291!> It is called out from subroutine check_parameters.
2292!------------------------------------------------------------------------------!
2293    SUBROUTINE usm_check_data_output( variable, unit )
2294       
2295        IMPLICIT NONE
2296 
2297        CHARACTER (len=*),INTENT(IN)    ::  variable !:
2298        CHARACTER (len=*),INTENT(OUT)   ::  unit     !:
2299       
2300        CHARACTER (len=varnamelength)   :: var
2301
2302        var = TRIM(variable)
2303        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.        &
2304             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.    &
2305             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR. &
2306             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR. &
2307             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.     &
2308             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.     &
2309             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                             &
2310             var(1:9)  == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_' .OR.                 &
2311             var(1:16) == 'usm_wghf_window_' .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.     &
2312             var(1:10) == 'usm_iwghf_' .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' )  THEN
2313            unit = 'W/m2'
2314        ELSE IF ( var(1:10) == 'usm_t_surf'   .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall' .OR.         &
2315                  var(1:12) == 'usm_t_window' .OR. var(1:17) == 'usm_t_surf_window' .OR.  &
2316                  var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                   &
2317                  var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.                                         &
2318                  var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm')  THEN
2319            unit = 'K'
2320        ELSE IF ( var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.              & 
2321                  var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.           &
2322                  var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.     &
2323                  var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' )  THEN
2324            unit = '1'
2325        ELSE
2326            unit = 'illegal'
2327        ENDIF
2328
2329    END SUBROUTINE usm_check_data_output
2330
2331
2332!------------------------------------------------------------------------------!
2333! Description:
2334! ------------
2335!> Check parameters routine for urban surface model
2336!------------------------------------------------------------------------------!
2337    SUBROUTINE usm_check_parameters
2338   
2339       USE control_parameters,                                                 &
2340           ONLY:  bc_pt_b, bc_q_b, constant_flux_layer, large_scale_forcing,   &
2341                  lsf_surf, topography
2342
2343!
2344!--    Dirichlet boundary conditions are required as the surface fluxes are
2345!--    calculated from the temperature/humidity gradients in the urban surface
2346!--    model
2347       IF ( bc_pt_b == 'neumann'   .OR.   bc_q_b == 'neumann' )  THEN
2348          message_string = 'urban surface model requires setting of '//        &
2349                           'bc_pt_b = "dirichlet" and '//                      &
2350                           'bc_q_b  = "dirichlet"'
2351          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0590', 1, 2, 0, 6, 0 )
2352       ENDIF
2353
2354       IF ( .NOT.  constant_flux_layer )  THEN
2355          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2356                           'constant_flux_layer = .T.'
2357          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2358       ENDIF
2359
2360       IF (  .NOT.  radiation )  THEN
2361          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2362                           'the radiation model to be switched on'
2363          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2364       ENDIF
2365!       
2366!--    Surface forcing has to be disabled for LSF in case of enabled
2367!--    urban surface module
2368       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2369          lsf_surf = .FALSE.
2370       ENDIF
2371!
2372!--    Topography
2373       IF ( topography == 'flat' )  THEN
2374          message_string = 'topography /= "flat" is required '//               &
2375                           'when using the urban surface model'
2376          CALL message( 'check_parameters', 'PA0592', 1, 2, 0, 6, 0 )
2377       ENDIF
2378!
2379!--    naheatlayers
2380       IF ( naheatlayers > nzt )  THEN
2381          message_string = 'number of anthropogenic heat layers '//            &
2382                           '"naheatlayers" can not be larger than'//           &
2383                           ' number of domain layers "nzt"'
2384          CALL message( 'check_parameters', 'PA0593', 1, 2, 0, 6, 0 )
2385       ENDIF
2386
2387    END SUBROUTINE usm_check_parameters
2388
2389
2390!------------------------------------------------------------------------------!
2391!
2392! Description:
2393! ------------
2394!> Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format
2395!> for variables of urban_surface model.
2396!> It resorts the urban surface module output quantities from surf style
2397!> indexing into temporary 3D array with indices (i,j,k).
2398!> It is called from subroutine data_output_3d.
2399!------------------------------------------------------------------------------!
2400    SUBROUTINE usm_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, nzb_do, nzt_do )
2401       
2402        IMPLICIT NONE
2403
2404        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  av        !<
2405        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable  !<
2406        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzb_do    !< lower limit of the data output (usually 0)
2407        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzt_do    !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
2408        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found     !<
2409        REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf   !< sp - it has to correspond to module data_output_3d
2410        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr)     ::  temp_pf    !< temp array for urban surface output procedure
2411       
2412        CHARACTER (len=varnamelength)                          :: var, surfid
2413        INTEGER(iwp), PARAMETER                                :: nd = 5
2414        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
2415        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: dirint =  (/    iup_u, isouth_u, inorth_u,  iwest_u,  ieast_u /)
2416        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: diridx =  (/       -1,        1,        0,        3,        2 /)
2417                                                                     !< index for surf_*_v: 0:3 = (North, South, East, West)
2418        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirstart
2419        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirend
2420        INTEGER(iwp)                                           :: ids,idsint,idsidx,isurf,isvf,isurfs,isurflt
2421        INTEGER(iwp)                                           :: is,js,ks,i,j,k,iwl,istat, l, m
2422        INTEGER(iwp)                                           :: k_topo    !< topography top index
2423
2424        dirstart = (/ startland, startwall, startwall, startwall, startwall /)
2425        dirend = (/ endland, endwall, endwall, endwall, endwall /)
2426
2427        found = .TRUE.
2428        temp_pf = -1._wp
2429       
2430        ids = -1
2431        var = TRIM(variable)
2432        DO i = 0, nd-1
2433            k = len(TRIM(var))
2434            j = len(TRIM(dirname(i)))
2435            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
2436                ids = i
2437                idsint = dirint(ids)
2438                idsidx = diridx(ids)
2439                var = var(:k-j)
2440                EXIT
2441            ENDIF
2442        ENDDO
2443        IF ( ids == -1 )  THEN
2444            var = TRIM(variable)
2445        ENDIF
2446        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
2447!--         wall layers
2448            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2449            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2450                var = var(1:10)
2451            ENDIF
2452        ENDIF
2453        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
2454!--         window layers
2455            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2456            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2457                var = var(1:12)
2458            ENDIF
2459        ENDIF
2460        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2461!--         green layers
2462            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2463            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2464                var = var(1:11)
2465            ENDIF
2466        ENDIF
2467        IF ( (var(1:8) == 'usm_svf_'  .OR.  var(1:8) == 'usm_dif_')  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2468!--         svf values to particular surface
2469            surfid = var(9:)
2470            i = index(surfid,'_')
2471            j = index(surfid(i+1:),'_')
2472            READ(surfid(1:i-1),*, iostat=istat ) is
2473            IF ( istat == 0 )  THEN
2474                READ(surfid(i+1:i+j-1),*, iostat=istat ) js
2475            ENDIF
2476            IF ( istat == 0 )  THEN
2477                READ(surfid(i+j+1:),*, iostat=istat ) ks
2478            ENDIF
2479            IF ( istat == 0 )  THEN
2480                var = var(1:7)
2481            ENDIF
2482        ENDIF
2483       
2484        SELECT CASE ( TRIM(var) )
2485
2486          CASE ( 'usm_surfz' )
2487!--           array of lw radiation falling to local surface after i-th reflection
2488              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2489                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2490                    i = surf_usm_h%i(m)
2491                    j = surf_usm_h%j(m)
2492                    k = surf_usm_h%k(m)
2493                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) )
2494                 ENDDO
2495              ELSE
2496                 l = idsidx
2497                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2498                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2499                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2500                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2501                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) + 1.0_wp )
2502                 ENDDO
2503              ENDIF
2504
2505          CASE ( 'usm_surfcat' )
2506!--           surface category
2507              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2508                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2509                    i = surf_usm_h%i(m)
2510                    j = surf_usm_h%j(m)
2511                    k = surf_usm_h%k(m)
2512                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surface_types(m)
2513                 ENDDO
2514              ELSE
2515                 l = idsidx
2516                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2517                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2518                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2519                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2520                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surface_types(m)
2521                 ENDDO
2522              ENDIF
2523             
2524          CASE ( 'usm_surfalb' )
2525!--           surface albedo, weighted average
2526              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2527                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2528                    i = surf_usm_h%i(m)
2529                    j = surf_usm_h%j(m)
2530                    k = surf_usm_h%k(m)
2531                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)     *     &
2532                                     surf_usm_h%albedo(ind_veg_wall,m)  +      &
2533                                     surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)    *     &
2534                                     surf_usm_h%albedo(ind_pav_green,m) +      &
2535                                     surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)      *     &
2536                                     surf_usm_h%albedo(ind_wat_win,m)
2537                 ENDDO
2538              ELSE
2539                 l = idsidx
2540                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2541                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2542                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2543                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2544                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)     *  &
2545                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_veg_wall,m)  +   &
2546                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)    *  &
2547                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_pav_green,m) +   &
2548                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)      *  &
2549                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_wat_win,m)
2550                 ENDDO
2551              ENDIF
2552             
2553          CASE ( 'usm_surfemis' )
2554!--           surface emissivity, weighted average
2555              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2556                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2557                    i = surf_usm_h%i(m)
2558                    j = surf_usm_h%j(m)
2559                    k = surf_usm_h%k(m)
2560                    temp_pf(k,j,i) =  surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)      *   &
2561                                      surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  + &
2562                                      surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)     *   &
2563                                      surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) + &
2564                                      surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)       *   &
2565                                      surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)
2566                 ENDDO
2567              ELSE
2568                 l = idsidx
2569                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2570                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2571                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2572                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2573                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)       *&
2574                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m) +&
2575                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)      *&
2576                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m)+&
2577                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)        *&
2578                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)
2579                 ENDDO
2580              ENDIF
2581
2582          CASE ( 'usm_surfwintrans' )
2583!--           transmissivity window tiles
2584              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2585                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2586                    i = surf_usm_h%i(m)
2587                    j = surf_usm_h%j(m)
2588                    k = surf_usm_h%k(m)
2589                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%transmissivity(m)
2590                 ENDDO
2591              ELSE
2592                 l = idsidx
2593                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2594                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2595                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2596                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2597                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%transmissivity(m)
2598                 ENDDO
2599              ENDIF
2600
2601          CASE ( 'usm_skyvf' )
2602!--           sky view factor
2603              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2604                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2605                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvf(isurf)
2606                 ENDIF
2607              ENDDO
2608             
2609          CASE ( 'usm_skyvft' )
2610!--           sky view factor
2611              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2612                 IF ( surfl(id,isurf) == ids )  THEN
2613                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvft(isurf)
2614                 ENDIF
2615              ENDDO
2616
2617!
2618!-- Not adjusted so far             
2619          CASE ( 'usm_svf', 'usm_dif' )
2620!--           shape view factors or iradiance factors to selected surface
2621              IF ( TRIM(var)=='usm_svf' )  THEN
2622                  k = 1
2623              ELSE
2624                  k = 2
2625              ENDIF
2626              DO isvf = 1, nsvfl
2627                  isurflt = svfsurf(1, isvf)
2628                  isurfs = svfsurf(2, isvf)
2629                             
2630                  IF ( surf(ix,isurfs) == is  .AND.  surf(iy,isurfs) == js  .AND.       &
2631                       surf(iz,isurfs) == ks  .AND.  surf(id,isurfs) == idsint )  THEN
2632  !--                 correct source surface
2633                      temp_pf(surfl(iz,isurflt),surfl(iy,isurflt),surfl(ix,isurflt)) = svf(k,isvf)
2634                  ENDIF
2635              ENDDO
2636
2637          CASE ( 'usm_rad_net' )
2638!--           array of complete radiation balance
2639              IF ( av == 0 )  THEN
2640                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2641                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2642                       i = surf_usm_h%i(m)
2643                       j = surf_usm_h%j(m)
2644                       k = surf_usm_h%k(m)
2645                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_l(m)
2646                    ENDDO
2647                 ELSE
2648                    l = idsidx
2649                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2650                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2651                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2652                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2653                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
2654                    ENDDO
2655                 ENDIF
2656              ELSE
2657                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2658                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2659                       i = surf_usm_h%i(m)
2660                       j = surf_usm_h%j(m)
2661                       k = surf_usm_h%k(m)
2662                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_av(m)
2663                    ENDDO
2664                 ELSE
2665                    l = idsidx
2666                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2667                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2668                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2669                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2670                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_av(m)
2671                    ENDDO
2672                 ENDIF
2673              ENDIF
2674
2675          CASE ( 'usm_rad_insw' )
2676!--           array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2677              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2678                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2679                   IF ( av == 0 )  THEN
2680                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw(isurf)
2681                   ELSE
2682                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw_av(isurf)
2683                   ENDIF
2684                 ENDIF
2685              ENDDO
2686
2687          CASE ( 'usm_rad_inlw' )
2688!--           array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
2689              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2690                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2691                   IF ( av == 0 )  THEN
2692                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf)
2693                   ELSE
2694                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw_av(isurf)
2695                   ENDIF
2696                 ENDIF
2697              ENDDO
2698
2699          CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
2700!--           array of direct sw radiation falling to surface from sun
2701              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2702                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2703                   IF ( av == 0 )  THEN
2704                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir(isurf)
2705                   ELSE
2706                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir_av(isurf)
2707                   ENDIF
2708                 ENDIF
2709              ENDDO
2710
2711          CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
2712!--           array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2713              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2714                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2715                   IF ( av == 0 )  THEN
2716                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif(isurf)
2717                   ELSE
2718                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif_av(isurf)
2719                   ENDIF
2720                 ENDIF
2721              ENDDO
2722
2723          CASE ( 'usm_rad_inswref' )
2724!--           array of sw radiation falling to surface from reflections
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)) = &
2729                       surfinsw(isurf) - surfinswdir(isurf) - surfinswdif(isurf)
2730                   ELSE
2731                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswref_av(isurf)
2732                   ENDIF
2733                 ENDIF
2734              ENDDO
2735
2736          CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
2737!--           array of difusion lw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2738              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2739                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2740                   IF ( av == 0 )  THEN
2741                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif(isurf)
2742                   ELSE
2743                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif_av(isurf)
2744                   ENDIF
2745                 ENDIF
2746              ENDDO
2747
2748          CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
2749!--           array of lw radiation falling to surface from reflections
2750              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2751                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2752                   IF ( av == 0 )  THEN
2753                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf) - surfinlwdif(isurf)
2754                   ELSE
2755                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwref_av(isurf)
2756                   ENDIF
2757                 ENDIF
2758              ENDDO
2759
2760          CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2761!--           array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2762              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2763                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2764                   IF ( av == 0 )  THEN
2765                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw(isurf)
2766                   ELSE
2767                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw_av(isurf)
2768                   ENDIF
2769                 ENDIF
2770              ENDDO
2771
2772          CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2773!--           array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2774              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2775                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2776                   IF ( av == 0 )  THEN
2777                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw(isurf)
2778                   ELSE
2779                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw_av(isurf)
2780                   ENDIF
2781                 ENDIF
2782              ENDDO
2783
2784          CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2785!--           average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2786              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2787                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2788                   IF ( av == 0 )  THEN
2789                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins(isurf)
2790                   ELSE
2791                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins_av(isurf)
2792                   ENDIF
2793                 ENDIF
2794              ENDDO
2795
2796          CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2797!--           average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2798              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2799                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2800                   IF ( av == 0 )  THEN
2801                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl(isurf)
2802                   ELSE
2803                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl_av(isurf)
2804                   ENDIF
2805                 ENDIF
2806              ENDDO
2807 
2808          CASE ( 'usm_rad_hf' )
2809!--           array of heat flux from radiation for surfaces after all reflections
2810              IF ( av == 0 )  THEN
2811                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2812                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2813                       i = surf_usm_h%i(m)
2814                       j = surf_usm_h%j(m)
2815                       k = surf_usm_h%k(m)
2816                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf(m)
2817                    ENDDO
2818                 ELSE
2819                    l = idsidx
2820                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2821                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2822                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2823                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2824                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf(m)
2825                    ENDDO
2826                 ENDIF
2827              ELSE
2828                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2829                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2830                       i = surf_usm_h%i(m)
2831                       j = surf_usm_h%j(m)
2832                       k = surf_usm_h%k(m)
2833                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf_av(m)
2834                    ENDDO
2835                 ELSE
2836                    l = idsidx
2837                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2838                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2839                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2840                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2841                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf_av(m)
2842                    ENDDO
2843                 ENDIF
2844              ENDIF
2845 
2846          CASE ( 'usm_wshf' )
2847!--           array of sensible heat flux from surfaces
2848              IF ( av == 0 )  THEN
2849                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2850                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2851                       i = surf_usm_h%i(m)
2852                       j = surf_usm_h%j(m)
2853                       k = surf_usm_h%k(m)
2854                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb(m)
2855                    ENDDO
2856                 ELSE
2857                    l = idsidx
2858                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2859                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2860                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2861                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2862                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
2863                    ENDDO
2864                 ENDIF
2865              ELSE
2866                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2867                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2868                       i = surf_usm_h%i(m)
2869                       j = surf_usm_h%j(m)
2870                       k = surf_usm_h%k(m)
2871                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb_av(m)
2872                    ENDDO
2873                 ELSE
2874                    l = idsidx
2875                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2876                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2877                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2878                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2879                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m)
2880                    ENDDO
2881                 ENDIF
2882              ENDIF
2883
2884
2885          CASE ( 'usm_wghf' )
2886!--           array of heat flux from ground (land, wall, roof)
2887              IF ( av == 0 )  THEN
2888                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2889                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2890                       i = surf_usm_h%i(m)
2891                       j = surf_usm_h%j(m)
2892                       k = surf_usm_h%k(m)
2893                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb(m)
2894                    ENDDO
2895                 ELSE
2896                    l = idsidx
2897                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2898                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2899                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2900                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2901                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
2902                    ENDDO
2903                 ENDIF
2904              ELSE
2905                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2906                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2907                       i = surf_usm_h%i(m)
2908                       j = surf_usm_h%j(m)
2909                       k = surf_usm_h%k(m)
2910                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_av(m)
2911                    ENDDO
2912                 ELSE
2913                    l = idsidx
2914                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2915                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2916                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2917                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2918                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m)
2919                    ENDDO
2920                 ENDIF
2921              ENDIF
2922
2923          CASE ( 'usm_wghf_window' )
2924!--           array of heat flux from window ground (land, wall, roof)
2925
2926              IF ( av == 0 )  THEN
2927                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2928                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2929                       i = surf_usm_h%i(m)
2930                       j = surf_usm_h%j(m)
2931                       k = surf_usm_h%k(m)
2932                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
2933                    ENDDO
2934                 ELSE
2935                    l = idsidx
2936                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2937                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2938                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2939                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2940                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
2941                    ENDDO
2942                 ENDIF
2943              ELSE
2944                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2945                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2946                       i = surf_usm_h%i(m)
2947                       j = surf_usm_h%j(m)
2948                       k = surf_usm_h%k(m)
2949                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m)
2950                    ENDDO
2951                 ELSE
2952                    l = idsidx
2953                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2954                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2955                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2956                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2957                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m)
2958                    ENDDO
2959                 ENDIF
2960              ENDIF
2961
2962          CASE ( 'usm_wghf_green' )
2963!--           array of heat flux from green ground (land, wall, roof)
2964
2965              IF ( av == 0 )  THEN
2966                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2967                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2968                       i = surf_usm_h%i(m)
2969                       j = surf_usm_h%j(m)
2970                       k = surf_usm_h%k(m)
2971                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
2972                    ENDDO
2973                 ELSE
2974                    l = idsidx
2975                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2976                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2977                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2978                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2979                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
2980                    ENDDO
2981                 ENDIF
2982              ELSE
2983                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2984                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2985                       i = surf_usm_h%i(m)
2986                       j = surf_usm_h%j(m)
2987                       k = surf_usm_h%k(m)
2988                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m)
2989                    ENDDO
2990                 ELSE
2991                    l = idsidx
2992                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2993                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2994                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2995                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2996                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m)
2997                    ENDDO
2998                 ENDIF
2999              ENDIF
3000
3001          CASE ( 'usm_iwghf' )
3002!--           array of heat flux from indoor ground (land, wall, roof)
3003              IF ( av == 0 )  THEN
3004                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3005                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3006                       i = surf_usm_h%i(m)
3007                       j = surf_usm_h%j(m)
3008                       k = surf_usm_h%k(m)
3009                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
3010                    ENDDO
3011                 ELSE
3012                    l = idsidx
3013                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3014                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3015                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3016                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3017                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
3018                    ENDDO
3019                 ENDIF
3020              ELSE
3021                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3022                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3023                       i = surf_usm_h%i(m)
3024                       j = surf_usm_h%j(m)
3025                       k = surf_usm_h%k(m)
3026                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_av(m)
3027                    ENDDO
3028                 ELSE
3029                    l = idsidx
3030                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3031                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3032                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3033                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3034                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m)
3035                    ENDDO
3036                 ENDIF
3037              ENDIF
3038
3039          CASE ( 'usm_iwghf_window' )
3040!--           array of heat flux from indoor window ground (land, wall, roof)
3041
3042              IF ( av == 0 )  THEN
3043                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3044                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3045                       i = surf_usm_h%i(m)
3046                       j = surf_usm_h%j(m)
3047                       k = surf_usm_h%k(m)
3048                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
3049                    ENDDO
3050                 ELSE
3051                    l = idsidx
3052                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3053                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3054                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3055                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3056                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
3057                    ENDDO
3058                 ENDIF
3059              ELSE
3060                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3061                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3062                       i = surf_usm_h%i(m)
3063                       j = surf_usm_h%j(m)
3064                       k = surf_usm_h%k(m)
3065                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m)
3066                    ENDDO
3067                 ELSE
3068                    l = idsidx
3069                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3070                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3071                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3072                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3073                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m)
3074                    ENDDO
3075                 ENDIF
3076              ENDIF
3077             
3078          CASE ( 'usm_t_surf' )
3079!--           surface temperature for surfaces
3080              IF ( av == 0 )  THEN
3081                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3082                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3083                       i = surf_usm_h%i(m)
3084                       j = surf_usm_h%j(m)
3085                       k = surf_usm_h%k(m)
3086                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_h(m)
3087                    ENDDO
3088                 ELSE
3089                    l = idsidx
3090                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3091                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3092                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3093                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3094                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_v(l)%t(m)
3095                    ENDDO
3096                 ENDIF
3097              ELSE
3098                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3099                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3100                       i = surf_usm_h%i(m)
3101                       j = surf_usm_h%j(m)
3102                       k = surf_usm_h%k(m)
3103                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_av(m)
3104                    ENDDO
3105                 ELSE
3106                    l = idsidx
3107                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3108                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3109                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3110                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3111                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_av(m)
3112                    ENDDO
3113                 ENDIF
3114              ENDIF
3115             
3116          CASE ( 'usm_t_surf_window' )
3117!--           surface temperature for window surfaces
3118
3119              IF ( av == 0 )  THEN
3120                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3121                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3122                       i = surf_usm_h%i(m)
3123                       j = surf_usm_h%j(m)
3124                       k = surf_usm_h%k(m)
3125                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_h(m)
3126                    ENDDO
3127                 ELSE
3128                    l = idsidx
3129                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3130                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3131                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3132                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3133                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_v(l)%t(m)
3134                    ENDDO
3135                 ENDIF
3136
3137              ELSE
3138                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3139                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3140                       i = surf_usm_h%i(m)
3141                       j = surf_usm_h%j(m)
3142                       k = surf_usm_h%k(m)
3143                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_window_av(m)
3144                    ENDDO
3145                 ELSE
3146                    l = idsidx
3147                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3148                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3149                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3150                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3151                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m)
3152                    ENDDO
3153
3154                 ENDIF
3155
3156              ENDIF
3157
3158          CASE ( 'usm_t_surf_green' )
3159!--           surface temperature for green surfaces
3160
3161              IF ( av == 0 )  THEN
3162                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3163                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3164                       i = surf_usm_h%i(m)
3165                       j = surf_usm_h%j(m)
3166                       k = surf_usm_h%k(m)
3167                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_h(m)
3168                    ENDDO
3169                 ELSE
3170                    l = idsidx
3171                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3172                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3173                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3174                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3175                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_v(l)%t(m)
3176                    ENDDO
3177                 ENDIF
3178
3179              ELSE
3180                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3181                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3182                       i = surf_usm_h%i(m)
3183                       j = surf_usm_h%j(m)
3184                       k = surf_usm_h%k(m)
3185                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_green_av(m)
3186                    ENDDO
3187                 ELSE
3188                    l = idsidx
3189                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3190                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3191                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3192                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3193                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m)
3194                    ENDDO
3195
3196                 ENDIF
3197
3198              ENDIF
3199
3200          CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
3201!--           near surface temperature for whole surfaces
3202
3203              IF ( av == 0 )  THEN
3204                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3205                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3206                       i = surf_usm_h%i(m)
3207                       j = surf_usm_h%j(m)
3208                       k = surf_usm_h%k(m)
3209                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_h(m)
3210                    ENDDO
3211                 ELSE
3212                    l = idsidx
3213                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3214                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3215                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3216                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3217                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_v(l)%t(m)
3218                    ENDDO
3219                 ENDIF
3220
3221              ELSE
3222                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3223                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3224                       i = surf_usm_h%i(m)
3225                       j = surf_usm_h%j(m)
3226                       k = surf_usm_h%k(m)
3227                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m)
3228                    ENDDO
3229                 ELSE
3230                    l = idsidx
3231                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3232                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3233                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3234                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3235                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m)
3236                    ENDDO
3237
3238                 ENDIF
3239
3240              ENDIF
3241
3242             
3243          CASE ( 'usm_t_wall' )
3244!--           wall temperature for  iwl layer of walls and land
3245              IF ( av == 0 )  THEN
3246                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3247                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3248                       i = surf_usm_h%i(m)
3249                       j = surf_usm_h%j(m)
3250                       k = surf_usm_h%k(m)
3251                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_h(iwl,m)
3252                    ENDDO
3253                 ELSE
3254                    l = idsidx
3255                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3256                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3257                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3258                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3259                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_v(l)%t(iwl,m)
3260                    ENDDO
3261                 ENDIF
3262              ELSE
3263                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3264                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3265                       i = surf_usm_h%i(m)
3266                       j = surf_usm_h%j(m)
3267                       k = surf_usm_h%k(m)
3268                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m)
3269                    ENDDO
3270                 ELSE
3271                    l = idsidx
3272                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3273                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3274                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3275                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3276                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m)
3277                    ENDDO
3278                 ENDIF
3279              ENDIF
3280             
3281          CASE ( 'usm_t_window' )
3282!--           window temperature for iwl layer of walls and land
3283              IF ( av == 0 )  THEN
3284                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3285                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3286                       i = surf_usm_h%i(m)
3287                       j = surf_usm_h%j(m)
3288                       k = surf_usm_h%k(m)
3289                       temp_pf(k,j,i) = t_window_h(iwl,m)
3290                    ENDDO
3291                 ELSE
3292                    l = idsidx
3293                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3294                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3295                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3296                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3297                       temp_pf(k,j,i) = t_window_v(l)%t(iwl,m)
3298                    ENDDO
3299                 ENDIF
3300              ELSE
3301                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3302                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3303                       i = surf_usm_h%i(m)
3304                       j = surf_usm_h%j(m)
3305                       k = surf_usm_h%k(m)
3306                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_window_av(iwl,m)
3307                    ENDDO
3308                 ELSE
3309                    l = idsidx
3310                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3311                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3312                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3313                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3314                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m)
3315                    ENDDO
3316                 ENDIF
3317              ENDIF
3318
3319          CASE ( 'usm_t_green' )
3320!--           green temperature for  iwl layer of walls and land
3321              IF ( av == 0 )  THEN
3322                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3323                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3324                       i = surf_usm_h%i(m)
3325                       j = surf_usm_h%j(m)
3326                       k = surf_usm_h%k(m)
3327                       temp_pf(k,j,i) = t_green_h(iwl,m)
3328                    ENDDO
3329                 ELSE
3330                    l = idsidx
3331                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3332                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3333                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3334                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3335                       temp_pf(k,j,i) = t_green_v(l)%t(iwl,m)
3336                    ENDDO
3337                 ENDIF
3338              ELSE
3339                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3340                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3341                       i = surf_usm_h%i(m)
3342                       j = surf_usm_h%j(m)
3343                       k = surf_usm_h%k(m)
3344                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_green_av(iwl,m)
3345                    ENDDO
3346                 ELSE
3347                    l = idsidx
3348                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3349                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3350                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3351                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3352                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m)
3353                    ENDDO
3354                 ENDIF
3355              ENDIF
3356
3357             
3358          CASE DEFAULT
3359              found = .FALSE.
3360             
3361        END SELECT
3362
3363!
3364!--     Rearrange dimensions for NetCDF output
3365!--     FIXME: this may generate FPE overflow upon conversion from DP to SP
3366        DO  j = nys, nyn
3367            DO  i = nxl, nxr
3368                DO  k = nzb_do, nzt_do
3369                    local_pf(i,j,k) = temp_pf(k,j,i)
3370                ENDDO
3371            ENDDO
3372        ENDDO
3373       
3374    END SUBROUTINE usm_data_output_3d
3375   
3376
3377!------------------------------------------------------------------------------!
3378!
3379! Description:
3380! ------------
3381!> Soubroutine defines appropriate grid for netcdf variables.
3382!> It is called out from subroutine netcdf.
3383!------------------------------------------------------------------------------!
3384    SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
3385   
3386        IMPLICIT NONE
3387
3388        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable    !<
3389        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
3390        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
3391        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
3392        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
3393
3394        CHARACTER (len=varnamelength)  :: var
3395
3396        var = TRIM(variable)
3397        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.          &
3398             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.      &
3399             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR.   &
3400             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR.   &
3401             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.       &
3402             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.       &
3403             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                               &
3404             var(1:9) == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_'  .OR.                   &
3405             var(1:16) == 'usm_wghf_window_'  .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.      &
3406             var(1:10) == 'usm_iwghf_'  .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.          &
3407             var(1:10) == 'usm_t_surf'  .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall'  .OR.               &
3408             var(1:17) == 'usm_t_surf_window'  .OR.  var(1:12) == 'usm_t_window'  .OR.      &
3409             var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                          &
3410             var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm' .OR.                                            &
3411             var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.                     & 
3412             var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.                  &
3413             var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.            &
3414             var(1:16) == 'usm_surfwintrans'  .OR.                                          &
3415             var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' ) THEN
3416
3417            found = .TRUE.
3418            grid_x = 'x'
3419            grid_y = 'y'
3420            grid_z = 'zu'
3421        ELSE
3422            found  = .FALSE.
3423            grid_x = 'none'
3424            grid_y = 'none'
3425            grid_z = 'none'
3426        ENDIF
3427
3428    END SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid
3429   
3430
3431!------------------------------------------------------------------------------!
3432! Description:
3433! ------------
3434!> Initialization of the wall surface model
3435!------------------------------------------------------------------------------!
3436    SUBROUTINE usm_init_material_model
3437
3438        IMPLICIT NONE
3439
3440        INTEGER(iwp) ::  k, l, m            !< running indices
3441       
3442        CALL location_message( '    initialization of wall surface model', .TRUE. )
3443       
3444!--     Calculate wall grid spacings.
3445!--     Temperature is defined at the center of the wall layers,
3446!--     whereas gradients/fluxes are defined at the edges (_stag)     
3447!--     apply for all particular surface grids. First for horizontal surfaces
3448        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3449
3450           surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)
3451           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3452               surf_usm_h%dz_wall(k,m) = surf_usm_h%zw(k,m) -                  &
3453                                         surf_usm_h%zw(k-1,m)
3454           ENDDO
3455           surf_usm_h%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)
3456           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3457               surf_usm_h%dz_window(k,m) = surf_usm_h%zw_window(k,m) -         &
3458                                         surf_usm_h%zw_window(k-1,m)
3459           ENDDO
3460           surf_usm_h%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)
3461           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3462               surf_usm_h%dz_green(k,m) = surf_usm_h%zw_green(k,m) -           &
3463                                         surf_usm_h%zw_green(k-1,m)
3464           ENDDO
3465           
3466           surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3467
3468           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3469               surf_usm_h%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                          &
3470                           surf_usm_h%dz_wall(k+1,m) + surf_usm_h%dz_wall(k,m) )
3471           ENDDO
3472           surf_usm_h%dz_wall_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3473           
3474           surf_usm_h%dz_window(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3475
3476           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3477               surf_usm_h%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                        &
3478                           surf_usm_h%dz_window(k+1,m) + surf_usm_h%dz_window(k,m) )
3479           ENDDO
3480           surf_usm_h%dz_window_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3481
3482           surf_usm_h%dz_green(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3483
3484           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3485               surf_usm_h%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                         &
3486                           surf_usm_h%dz_green(k+1,m) + surf_usm_h%dz_green(k,m) )
3487           ENDDO
3488           surf_usm_h%dz_green_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3489        ENDDO
3490        surf_usm_h%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall
3491        surf_usm_h%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall_stag
3492        surf_usm_h%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window
3493        surf_usm_h%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window_stag
3494        surf_usm_h%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green
3495        surf_usm_h%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green_stag
3496!       
3497!--     For vertical surfaces
3498        DO  l = 0, 3
3499           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3500              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)
3501              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3502                  surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) = surf_usm_v(l)%zw(k,m) -         &
3503                                               surf_usm_v(l)%zw(k-1,m)
3504              ENDDO
3505              surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)
3506              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3507                  surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(k,m) - &
3508                                               surf_usm_v(l)%zw_window(k-1,m)
3509              ENDDO
3510              surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)
3511              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3512                  surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(k,m) - &
3513                                               surf_usm_v(l)%zw_green(k-1,m)
3514              ENDDO
3515           
3516              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall+1,m) =                            &
3517                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3518
3519              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3520                  surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3521                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k+1,m) + &
3522                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) )
3523              ENDDO
3524              surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzt_wall,m) =                         &
3525                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3526              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall+1,m) =                            &
3527                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3528
3529              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3530                  surf_usm_v(l)%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3531                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k+1,m) + &
3532                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) )
3533              ENDDO
3534              surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzt_wall,m) =                         &
3535                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3536              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall+1,m) =                            &
3537                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3538
3539              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3540                  surf_usm_v(l)%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3541                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k+1,m) + &
3542                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) )
3543              ENDDO
3544              surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzt_wall,m) =                         &
3545                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3546           ENDDO
3547           surf_usm_v(l)%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall
3548           surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall_stag
3549           surf_usm_v(l)%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window
3550           surf_usm_v(l)%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window_stag
3551           surf_usm_v(l)%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green
3552           surf_usm_v(l)%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green_stag
3553        ENDDO     
3554
3555       
3556        CALL location_message( '    wall structures filed out', .TRUE. )
3557
3558        CALL location_message( '    initialization of wall surface model finished', .TRUE. )
3559
3560    END SUBROUTINE usm_init_material_model
3561
3562 
3563!------------------------------------------------------------------------------!
3564! Description:
3565! ------------
3566!> Initialization of the urban surface model
3567!------------------------------------------------------------------------------!
3568    SUBROUTINE usm_init_urban_surface
3569
3570        USE arrays_3d,                                                         &
3571            ONLY:  zw
3572
3573        USE netcdf_data_input_mod,                                             &
3574            ONLY:  building_pars_f, building_type_f, terrain_height_f
3575   
3576        IMPLICIT NONE
3577
3578        INTEGER(iwp) ::  i                   !< loop index x-dirction
3579        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall       !< index in input list for wall emissivity
3580        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green      !< index in input list for green emissivity
3581        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win        !< index in input list for window emissivity
3582        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w    !< index in input list for green fraction on wall
3583        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r    !< index in input list for green fraction on roof
3584        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1             !< index in input list for heat capacity at first wall layer
3585        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2             !< index in input list for heat capacity at second wall layer
3586        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3             !< index in input list for heat capacity at third wall layer
3587        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r           !< index in input list for LAI on roof
3588        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w           !< index in input list for LAI on wall
3589        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1             !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer
3590        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2             !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer
3591        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3             !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer
3592        INTEGER(iwp) ::  ind_trans           !< index in input list for window transmissivity
3593        INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac       !< index in input list for wall fraction
3594        INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac        !< index in input list for window fraction
3595        INTEGER(iwp) ::  ind_z0              !< index in input list for z0
3596        INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh            !< index in input list for z0h / z0q
3597        INTEGER(iwp) ::  j                   !< loop index y-dirction
3598        INTEGER(iwp) ::  k                   !< loop index z-dirction
3599        INTEGER(iwp) ::  l                   !< loop index surface orientation
3600        INTEGER(iwp) ::  m                   !< loop index surface element
3601        INTEGER(iwp) ::  st                  !< dummy 
3602
3603        REAL(wp)     ::  c, d, tin, twin
3604        REAL(wp)     ::  ground_floor_level_l         !< local height of ground floor level
3605        REAL(wp)     ::  z_agl                        !< height above ground
3606        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt)   ::  exn        !< value of the Exner function in layers
3607
3608!
3609!-- NOPOINTER version not implemented yet
3610#if defined( __nopointer )
3611    message_string = 'The urban surface module only runs with POINTER version'
3612    CALL message( 'urban_surface_mod', 'PA0452', 1, 2, 0, 6, 0 )
3613#endif
3614
3615        CALL cpu_log( log_point_s(78), 'usm_init', 'start' )
3616!--     surface forcing have to be disabled for LSF
3617!--     in case of enabled urban surface module
3618        IF ( large_scale_forcing )  THEN
3619            lsf_surf = .FALSE.
3620        ENDIF
3621
3622!
3623!--     Flag surface elements belonging to the ground floor level. Therefore,
3624!--     use terrain height array from file, if available. This flag is later used
3625!--     to control initialization of surface attributes.
3626        surf_usm_h%ground_level = .FALSE. 
3627        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3628           i = surf_usm_h%i(m)
3629           j = surf_usm_h%j(m)
3630           k = surf_usm_h%k(m)
3631!
3632!--        Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3633!--        use default value.
3634           ground_floor_level_l = ground_floor_level
3635           IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3636              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                    &
3637                   building_pars_f%fill )  &
3638                 ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)         
3639           ENDIF
3640!
3641!--        Determine height of surface element above ground level
3642           IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3643              z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j,i)
3644           ELSE
3645              z_agl = zw(k)
3646           ENDIF
3647!
3648!--        Set flag for ground level
3649           IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3650              surf_usm_h%ground_level(m) = .TRUE.
3651        ENDDO
3652
3653        DO  l = 0, 3
3654           surf_usm_v(l)%ground_level = .FALSE.
3655           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3656              i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
3657              j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
3658              k = surf_usm_v(l)%k(m)
3659!
3660!--           Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3661!--           use default value.
3662              ground_floor_level_l = ground_floor_level
3663              IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3664                 IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                 &
3665                      building_pars_f%fill ) &
3666                    ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)
3667              ENDIF
3668!
3669!--           Determine height of surface element above ground level. Please
3670!--           note, height of surface element is determined with respect to
3671!--           its height of the adjoing atmospheric grid point.
3672              IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3673                 z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j-surf_usm_v(l)%joff,    &
3674                                                      i-surf_usm_v(l)%ioff)
3675              ELSE
3676                 z_agl = zw(k)
3677              ENDIF
3678!
3679!--           Set flag for ground level
3680              IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3681                 surf_usm_v(l)%ground_level(m) = .TRUE.
3682
3683           ENDDO
3684        ENDDO
3685!
3686!--     Initialization of resistances.
3687        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3688           surf_usm_h%r_a(m)        = 50.0_wp
3689           surf_usm_h%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3690           surf_usm_h%r_a_window(m) = 50.0_wp
3691        ENDDO
3692        DO  l = 0, 3
3693           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3694              surf_usm_v(l)%r_a(m)        = 50.0_wp
3695              surf_usm_v(l)%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3696              surf_usm_v(l)%r_a_window(m) = 50.0_wp
3697           ENDDO
3698        ENDDO
3699!
3700!--     Initialize urban-type surface attribute. According to initialization in
3701!--     land-surface model, follow a 3-level approach.
3702!--     Level 1 - initialization via default attributes
3703        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3704!
3705!--        Now, all horizontal surfaces are roof surfaces (?)
3706           surf_usm_h%isroof_surf(m)   = .TRUE.
3707           surf_usm_h%surface_types(m) = roof_category         !< default category for root surface
3708!
3709!--        In order to distinguish between ground floor level and
3710!--        above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3711           ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3712                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3713           ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3714                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3715           ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3716                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3717           ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3718                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3719           ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3720                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3721           ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3722                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3723           ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3724                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3725           ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3726                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3727           ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3728                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3729           ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3730                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3731           ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3732                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3733           ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3734                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3735           ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3736                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3737           ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3738                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3739           ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3740                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3741           ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3742                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3743           ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3744                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3745           ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3746                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3747!
3748!--        Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3749           surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3750           surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3751           surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3752           surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3753
3754           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3755           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3756           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3757           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3758           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3759           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3760           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3761           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3762           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3763           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3764           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3765           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3766           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3767           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3768           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3769           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)
3770           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3771           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3772           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3773           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3774           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3775           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3776           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3777           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3778
3779           surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3780           surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3781!
3782!--        emissivity of wall-, green- and window fraction
3783           surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3784           surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3785           surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3786
3787           surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3788
3789           surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3790           surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3791           surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3792!
3793!--        albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
3794           surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type)  )
3795           surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3796           surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type)   )
3797
3798           surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3799           surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3800           surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3801           surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3802           
3803           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3804           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3805           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3806           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3807           
3808           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3809           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3810           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3811           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3812
3813           surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3814           surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type) 
3815           surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3816           surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type) 
3817           surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3818           surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type) 
3819
3820        ENDDO
3821
3822        DO  l = 0, 3
3823           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3824
3825              surf_usm_v(l)%surface_types(m) = wall_category         !< default category for root surface
3826!
3827!--           In order to distinguish between ground floor level and
3828!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3829              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3830                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3831              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3832                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3833              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3834                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3835              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3836                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3837              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3838                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3839              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3840                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3841              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3842                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3843              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3844                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3845              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3846                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3847              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3848                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3849              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3850                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3851              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3852                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3853              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3854                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3855              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3856                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3857              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3858                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3859              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
3860                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3861              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3862                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3863              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3864                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3865
3866!
3867!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3868              surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)   = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3869              surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)  = building_pars(ind_green_frac_w,building_type) 
3870              surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)    = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3871              surf_usm_v(l)%lai(m)                 = building_pars(ind_lai_w,building_type) 
3872
3873              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3874              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3875              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3876              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3877             
3878              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3879              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3880              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3881              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3882             
3883              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3884              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3885              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3886              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3887
3888              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3889              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3890              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3891              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3892             
3893              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3894              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3895              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3896              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3897
3898              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3899              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3900              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3901              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3902
3903              surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3904              surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3905!
3906!--           emissivity of wall-, green- and window fraction
3907              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3908              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3909              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3910
3911              surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3912
3913              surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3914              surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3915              surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3916
3917              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type) )
3918              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3919              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type) )
3920
3921              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3922              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3923              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3924              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3925             
3926              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3927              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3928              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3929              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3930
3931              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3932              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3933              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3934              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3935
3936              surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3937              surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type)
3938              surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3939              surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type)
3940              surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3941              surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type)
3942
3943           ENDDO
3944        ENDDO
3945!
3946!--     Level 2 - initialization via building type read from file
3947        IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3948           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3949              i = surf_usm_h%i(m)
3950              j = surf_usm_h%j(m)
3951!
3952!--           For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
3953              st = building_type_f%var(j,i)
3954              IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
3955
3956!
3957!--              In order to distinguish between ground floor level and
3958!--              above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3959                 ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3960                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3961                 ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3962                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3963                 ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3964                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3965                 ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3966                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3967                 ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3968                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3969                 ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3970                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3971                 ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3972                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3973                 ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3974                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3975                 ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3976                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3977                 ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3978                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3979                 ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3980                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3981                 ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3982                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3983                 ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3984                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3985                 ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3986                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3987                 ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3988                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3989                 ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3990                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3991                 ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3992                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3993                 ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3994                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3995
3996!
3997!--              Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3998                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
3999                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4000                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st) 
4001                 surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4002
4003                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4004                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4005                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4006                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4007                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4008                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4009                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4010                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4011                 
4012                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4013                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4014                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4015                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4016                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4017                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4018                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4019                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4020               
4021                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4022                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4023                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4024                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4025                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4026                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4027                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4028                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4029
4030                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4031                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4032!
4033!--              emissivity of wall-, green- and window fraction
4034                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4035                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4036                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4037
4038                 surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4039
4040                 surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4041                 surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4042                 surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4043!
4044!--              albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
4045                 surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4046                 surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4047                 surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4048
4049                 surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4050                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4051                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4052                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4053                 
4054                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4055                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4056                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4057                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4058
4059                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4060                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4061                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4062                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4063
4064                 surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4065                 surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st)
4066                 surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4067                 surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st)
4068                 surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4069                 surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st)
4070
4071              ENDIF
4072           ENDDO
4073
4074           DO  l = 0, 3
4075              DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
4076                 i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
4077                 j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
4078!
4079!--              For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4080
4081                 st = building_type_f%var(j,i)
4082                 IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4083
4084!
4085!--                 In order to distinguish between ground floor level and
4086!--                 above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4087                    ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4088                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4089                    ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4090                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4091                    ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4092                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4093                    ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4094                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4095                    ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4096                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4097                    ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4098                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4099                    ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4100                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4101                    ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4102                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4103                    ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4104                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4105                    ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4106                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4107                    ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4108                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4109                    ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4110                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4111                    ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4112                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4113                    ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4114                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4115                    ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4116                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4117                    ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4118                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4119                    ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4120                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4121                    ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4122                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4123
4124!
4125!--                 Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4126                    surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4127                    surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_w,st) 
4128                    surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st)   
4129                    surf_usm_v(l)%lai(m)                = building_pars(ind_lai_w,st) 
4130
4131                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4132                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4133                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4134                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4135                   
4136                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4137                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4138                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4139                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4140                   
4141                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4142                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4143                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4144                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4145
4146                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4147                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4148                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4149                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4150                   
4151                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4152                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4153                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4154                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4155                   
4156                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4157                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4158                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4159                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4160
4161                    surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4162                    surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4163!
4164!--                 emissivity of wall-, green- and window fraction
4165                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4166                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4167                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4168
4169                    surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4170
4171                    surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4172                    surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4173                    surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4174
4175                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4176                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4177                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4178
4179                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4180                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4181                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4182                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4183                   
4184                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4185                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4186                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4187                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4188                   
4189                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4190                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4191                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4192                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4193
4194                    surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4195                    surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st) 
4196                    surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4197                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st) 
4198                    surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4199                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st) 
4200
4201
4202                 ENDIF
4203              ENDDO
4204           ENDDO
4205        ENDIF
4206
4207!
4208!--     Level 3 - initialization via building_pars read from file
4209        IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
4210           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4211              i = surf_usm_h%i(m)
4212              j = surf_usm_h%j(m)
4213
4214!
4215!--           In order to distinguish between ground floor level and
4216!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4217              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4218                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4219              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4220                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4221              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4222                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4223              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4224                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4225              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4226                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4227              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4228                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4229              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4230                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4231              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4232                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4233              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4234                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4235              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4236                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4237              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4238                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4239              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4240                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4241              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4242                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4243              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4244                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4245              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4246                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4247              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
4248                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4249              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4250                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4251              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4252                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4253
4254!
4255!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4256              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4257                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i)   
4258              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4259                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) 
4260              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )     & 
4261                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i)
4262
4263 
4264              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i) /= building_pars_f%fill )        &
4265                 surf_usm_h%lai(m)             = building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i)
4266
4267              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4268                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4269                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4270              ENDIF
4271              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4272                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4273              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4274                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4275              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4276                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4277                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4278              ENDIF
4279              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4280                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4281              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4282                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4283              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4284                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4285                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4286              ENDIF
4287              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4288                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4289              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4290                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4291
4292              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4293                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4294                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4295              ENDIF
4296              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4297                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4298              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4299                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4300              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4301                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4302                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4303              ENDIF
4304              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4305                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4306              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4307                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4308              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4309                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4310                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4311              ENDIF
4312              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4313                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4314              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4315                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4316
4317              IF ( building_pars_f%pars_xy(12,j,i) /= building_pars_f%fill )         & 
4318                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars_f%pars_xy(12,j,i)   
4319              IF ( building_pars_f%pars_xy(13,j,i) /= building_pars_f%fill )         & 
4320                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars_f%pars_xy(13,j,i)   
4321
4322              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4323                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i)
4324              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_green,j,i) /= building_pars_f%fill )& 
4325                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_emis_green,j,i)
4326              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_win,j,i) /= building_pa