source: palm/trunk/SOURCE/urban_surface_mod.f90 @ 3196

Last change on this file since 3196 was 3196, checked in by maronga, 3 years ago

set maximum value for aerodynamic resistance over horiztonal surfaces

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 432.5 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 3196 2018-08-13 12:26:14Z maronga $
30! Added maximum aerodynamic resistance of 300 for horiztonal surfaces.
31!
32! 3176 2018-07-26 17:12:48Z suehring
33! Bugfix, update virtual potential surface temparture, else heat fluxes on
34! roofs might become unphysical
35!
36! 3152 2018-07-19 13:26:52Z suehring
37! Initialize q_surface, which might be used in surface_layer_fluxes
38!
39! 3151 2018-07-19 08:45:38Z raasch
40! remaining preprocessor define strings __check removed
41!
42! 3136 2018-07-16 14:48:21Z suehring
43! Limit also roughness length for heat and moisture where necessary
44!
45! 3123 2018-07-12 16:21:53Z suehring
46! Correct working precision for INTEGER number
47!
48! 3115 2018-07-10 12:49:26Z suehring
49! Additional building type to represent bridges
50!
51! 3091 2018-06-28 16:20:35Z suehring
52! - Limit aerodynamic resistance at vertical walls.
53! - Add check for local roughness length not exceeding surface-layer height and
54!   limit roughness length where necessary.
55!
56! 3065 2018-06-12 07:03:02Z Giersch
57! Unused array dxdir was removed, dz was replaced by dzu to consider vertical
58! grid stretching
59!
60! 3049 2018-05-29 13:52:36Z Giersch
61! Error messages revised
62!
63! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
64! Error message added
65!
66! 3029 2018-05-23 12:19:17Z raasch
67! bugfix: close unit 151 instead of 90
68!
69! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
70! Added pc_transpiration_rate
71!
72! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
73! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications.
74! (moh.hefny):
75! Extended exn for all model domain height to avoid the need to get nzut.
76!
77! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
78! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
79! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
80!
81! 2943 2018-04-03 16:17:10Z suehring
82! Calculate exner function at all height levels and remove some un-used
83! variables.
84!
85! 2932 2018-03-26 09:39:22Z maronga
86! renamed urban_surface_par to urban_surface_parameters
87!
88! 2921 2018-03-22 15:05:23Z Giersch
89! The activation of spinup has been moved to parin
90!
91! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
92! Remove unused pcbl, npcbl from ONLY list
93! moh.hefny:
94! Fixed bugs introduced by new structures and by moving radiation interaction
95! into radiation_model_mod.f90.
96! Bugfix: usm data output 3D didn't respect directions
97!
98! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
99! Local variable ids has to be initialized with a value of -1 in
100! usm_average_3d_data
101!
102! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
103! Calculations of the index range of the subdomain on file which overlaps with
104! the current subdomain are already done in read_restart_data_mod,
105! usm_read/write_restart_data have been renamed to usm_r/wrd_local, variable
106! named found has been introduced for checking if restart data was found,
107! reading of restart strings has been moved completely to
108! read_restart_data_mod, usm_rrd_local is already inside the overlap loop
109! programmed in read_restart_data_mod, SAVE attribute added where necessary,
110! deallocation and allocation of some arrays have been changed to take care of
111! different restart files that can be opened (index i), the marker *** end usm
112! *** is not necessary anymore, strings and their respective lengths are
113! written out and read now in case of restart runs to get rid of prescribed
114! character lengths
115!
116! 2805 2018-02-14 17:00:09Z suehring
117! Initialization of resistances.
118!
119! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
120! Comment concerning output of ground-heat flux added.
121!
122! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
123! Removed redundant commas, added some blanks
124!
125! 2765 2018-01-22 11:34:58Z maronga
126! Major bugfix in calculation of f_shf. Adjustment of roughness lengths in
127! building_pars
128!
129! 2750 2018-01-15 16:26:51Z knoop
130! Move flag plant canopy to modules
131!
132! 2737 2018-01-11 14:58:11Z kanani
133! Removed unused variables t_surf_whole...
134!
135! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
136! resistances are saved in surface attributes
137!
138! 2723 2018-01-05 09:27:03Z maronga
139! Bugfix for spinups (end_time was increased twice in case of LSM + USM runs)
140!
141! 2720 2018-01-02 16:27:15Z kanani
142! Correction of comment
143!
144! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
145! Corrected "Former revisions" section
146!
147! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
148! Changes from last commit documented
149!
150! 2703 2017-12-15 20:12:38Z maronga
151! Workaround for calculation of r_a
152!
153! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
154! - Change in file header (GPL part)
155! - Bugfix in calculation of pt_surface and related fluxes. (BM)
156! - Do not write surface temperatures onto pt array as this might cause
157!   problems with nesting. (MS)
158! - Revised calculation of pt1 (now done in surface_layer_fluxes).
159!   Bugfix, f_shf_window and f_shf_green were not set at vertical surface
160!   elements. (MS)
161! - merged with branch ebsolver
162!   green building surfaces do not evaporate yet
163!   properties of green wall layers and window layers are taken from wall layers
164!   this input data is missing. (RvT)
165! - Merged with branch radiation (developed by Mohamed Salim)
166! - Revised initialization. (MS)
167! - Rename emiss_surf into emissivity, roughness_wall into z0, albedo_surf into
168!   albedo. (MS)
169! - Move first call of usm_radiatin from usm_init to init_3d_model
170! - fixed problem with near surface temperature
171! - added near surface temperature t_surf_10cm_h(m), t_surf_10cm_v(l)%t(m)
172! - does not work with temp profile including stability, ol
173!   t_surf_10cm = pt1 now
174! - merged with 2357 bugfix, error message for nopointer version
175! - added indoor model coupling with wall heat flux
176! - added green substrate/ dry vegetation layer for buildings
177! - merged with 2232 new surface-type structure
178! - added transmissivity of window tiles
179! - added MOSAIK tile approach for 3 different surfaces (RvT)
180!
181! 2583 2017-10-26 13:58:38Z knoop
182! Bugfix: reverted MPI_Win_allocate_cptr introduction in last commit
183!
184! 2582 2017-10-26 13:19:46Z hellstea
185! Workaround for gnufortran compiler added in usm_calc_svf. CALL MPI_Win_allocate is
186! replaced by CALL MPI_Win_allocate_cptr if defined ( __gnufortran ).
187!
188! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
189! Date and time quantities are now read from date_and_time_mod. Solar constant is
190! read from radiation_model_mod
191!
192! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
193! Remove tabs
194!
195! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
196! upper bounds of 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
197! no output of ghost layer data
198!
199! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
200! Bugfix and error message for nopointer version.
201! Additional "! defined(__nopointer)" as workaround to enable compilation of
202! nopointer version.
203!
204! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
205! Get topography top index via Function call
206!
207! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
208! Bugfix: adjust output of shf. Added support for spinups
209!
210! 2287 2017-06-15 16:46:30Z suehring
211! Bugfix in determination topography-top index
212!
213! 2269 2017-06-09 11:57:32Z suehring
214! Enable restart runs with different number of PEs
215! Bugfixes nopointer branch
216!
217! 2258 2017-06-08 07:55:13Z suehring
218! Bugfix, add pre-preprocessor directives to enable non-parrallel mode
219!
220! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
221!
222! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
223! Adjustments according to new surface-type structure. Remove usm_wall_heat_flux;
224! insteat, heat fluxes are directly applied in diffusion_s.
225!
226! 2213 2017-04-24 15:10:35Z kanani
227! Removal of output quantities usm_lad and usm_canopy_hr
228!
229! 2209 2017-04-19 09:34:46Z kanani
230! cpp switch __mpi3 removed,
231! minor formatting,
232! small bugfix for division by zero (Krc)
233!
234! 2113 2017-01-12 13:40:46Z kanani
235! cpp switch __mpi3 added for MPI-3 standard code (Ketelsen)
236!
237! 2071 2016-11-17 11:22:14Z maronga
238! Small bugfix (Resler)
239!
240! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
241! renamed variable rho to rho_ocean
242!
243! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
244! Bugfixes in deallocation of array plantt and reading of csf/csfsurf,
245! optimization of MPI-RMA operations,
246! declaration of pcbl as integer,
247! renamed usm_radnet -> usm_rad_net, usm_canopy_khf -> usm_canopy_hr,
248! splitted arrays svf -> svf & csf, svfsurf -> svfsurf & csfsurf,
249! use of new control parameter varnamelength,
250! added output variables usm_rad_ressw, usm_rad_reslw,
251! minor formatting changes,
252! minor optimizations.
253!
254! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
255! Major reformatting according to PALM coding standard (comments, blanks,
256! alphabetical ordering, etc.),
257! removed debug_prints,
258! removed auxiliary SUBROUTINE get_usm_info, instead, USM flag urban_surface is
259! defined in MODULE control_parameters (modules.f90) to avoid circular
260! dependencies,
261! renamed canopy_heat_flux to pc_heating_rate, as meaning of quantity changed.
262!
263! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
264! Initial revision
265!
266!
267! Description:
268! ------------
269! 2016/6/9 - Initial version of the USM (Urban Surface Model)
270!            authors: Jaroslav Resler, Pavel Krc
271!                     (Czech Technical University in Prague and Institute of
272!                      Computer Science of the Czech Academy of Sciences, Prague)
273!            with contributions: Michal Belda, Nina Benesova, Ondrej Vlcek
274!            partly inspired by PALM LSM (B. Maronga)
275!            parameterizations of Ra checked with TUF3D (E. S. Krayenhoff)
276!> Module for Urban Surface Model (USM)
277!> The module includes:
278!>    1. radiation model with direct/diffuse radiation, shading, reflections
279!>       and integration with plant canopy
280!>    2. wall and wall surface model
281!>    3. surface layer energy balance
282!>    4. anthropogenic heat (only from transportation so far)
283!>    5. necessary auxiliary subroutines (reading inputs, writing outputs,
284!>       restart simulations, ...)
285!> It also make use of standard radiation and integrates it into
286!> urban surface model.
287!>
288!> Further work:
289!> -------------
290!> 1. Remove global arrays surfouts, surfoutl and only keep track of radiosity
291!>    from surfaces that are visible from local surfaces (i.e. there is a SVF
292!>    where target is local). To do that, radiosity will be exchanged after each
293!>    reflection step using MPI_Alltoall instead of current MPI_Allgather.
294!>
295!> 2. Temporarily large values of surface heat flux can be observed, up to
296!>    1.2 Km/s, which seem to be not realistic.
297!>
298!> @todo Output of _av variables in case of restarts
299!> @todo Revise flux conversion in energy-balance solver
300!> @todo Bugfixing in nopointer branch
301!> @todo Check optimizations for RMA operations
302!> @todo Alternatives for MPI_WIN_ALLOCATE? (causes problems with openmpi)
303!> @todo Check for load imbalances in CPU measures, e.g. for exchange_horiz_prog
304!>       factor 3 between min and max time
305!> @todo Move setting of flag indoor_model to indoor_model_mod once available
306!> @todo Check divisions in wtend (etc.) calculations for possible division
307!>       by zero, e.g. in case fraq(0,m) + fraq(1,m) = 0?!
308!> @todo Use unit 90 for OPEN/CLOSE of input files (FK)
309!> @todo Move plant canopy stuff into plant canopy code
310!------------------------------------------------------------------------------!
311 MODULE urban_surface_mod
312
313#if ! defined( __nopointer )
314    USE arrays_3d,                                                             &
315        ONLY:  dzu, hyp, zu, pt, pt_1, pt_2, p, u, v, w, hyp, tend
316#endif
317
318    USE cloud_parameters,                                                      &
319        ONLY:  cp, r_d
320
321    USE constants,                                                             &
322        ONLY:  pi
323   
324    USE control_parameters,                                                    &
325        ONLY:  coupling_start_time, topography, dt_3d, humidity,               &
326               intermediate_timestep_count, initializing_actions,              &
327               intermediate_timestep_count_max, simulated_time, end_time,      &
328               timestep_scheme, tsc, coupling_char, io_blocks, io_group,       &
329               message_string, time_since_reference_point, surface_pressure,   &
330               g, pt_surface, large_scale_forcing, lsf_surf, spinup,           &
331               spinup_pt_mean, spinup_time, time_do3d, dt_do3d,                &
332               average_count_3d, varnamelength, urban_surface, kappa,          &
333               plant_canopy
334
335    USE cpulog,                                                                &
336        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
337
338    USE date_and_time_mod,                                                     &
339        ONLY:  time_utc_init
340
341    USE grid_variables,                                                        &
342        ONLY:  dx, dy, ddx, ddy, ddx2, ddy2
343
344    USE indices,                                                               &
345        ONLY:  nx, ny, nnx, nny, nnz, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys,    &
346               nysg, nzb, nzt, nbgp, wall_flags_0
347
348    USE, INTRINSIC :: iso_c_binding
349
350    USE kinds
351             
352    USE pegrid
353   
354    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
355        ONLY:  pc_heating_rate, pc_transpiration_rate
356   
357    USE radiation_model_mod,                                                   &
358        ONLY:  albedo_type, radiation_interaction, calc_zenith, zenith,        &
359               radiation, rad_sw_in, rad_lw_in, rad_sw_out, rad_lw_out,        &
360               sigma_sb, solar_constant, sun_direction, sun_dir_lat,           &
361               sun_dir_lon,                                                    &
362               force_radiation_call, surfinsw, surfinlw, surfinswdir,          &
363               surfinswdif, surfoutsw, surfoutlw, surfins,nsvfl, svf, svfsurf, &
364               surfinl, surfinlwdif, rad_sw_in_dir, rad_sw_in_diff,            &
365               rad_lw_in_diff, surfouts, surfoutl, surfoutsl, surfoutll, surf, &
366               surfl, nsurfl, nsurfs, surfstart, pcbinsw, pcbinlw,             &
367               iup_u, inorth_u, isouth_u, ieast_u, iwest_u, iup_l,             &
368               inorth_l, isouth_l, ieast_l, iwest_l, id,                       &
369               iz, iy, ix, idir, jdir, kdir,  nsurf_type, nsurf, idsvf, ndsvf, &
370               iup_a, idown_a, inorth_a, isouth_a, ieast_a, iwest_a,           &
371               idcsf, ndcsf, kdcsf, pct,                                       &
372               startland, endland, startwall, endwall, skyvf, skyvft
373
374    USE statistics,                                                            &
375        ONLY:  hom, statistic_regions
376
377    USE surface_mod,                                                           &
378        ONLY:  get_topography_top_index_ji, get_topography_top_index,          &
379               ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h,           &
380               surf_usm_v, surface_restore_elements
381
382
383    IMPLICIT NONE
384
385
386!-- configuration parameters (they can be setup in PALM config)
387    LOGICAL ::  usm_material_model = .TRUE.        !< flag parameter indicating wheather the  model of heat in materials is used
388    LOGICAL ::  usm_anthropogenic_heat = .FALSE.   !< flag parameter indicating wheather the anthropogenic heat sources (e.g.transportation) are used
389    LOGICAL ::  force_radiation_call_l = .FALSE.   !< flag parameter for unscheduled radiation model calls
390    LOGICAL ::  indoor_model = .FALSE.             !< whether to use the indoor model
391    LOGICAL ::  read_wall_temp_3d = .FALSE.
392
393
394    INTEGER(iwp) ::  building_type = 1               !< default building type (preleminary setting)
395    INTEGER(iwp) ::  land_category = 2               !< default category for land surface
396    INTEGER(iwp) ::  wall_category = 2               !< default category for wall surface over pedestrian zone
397    INTEGER(iwp) ::  pedestrian_category = 2         !< default category for wall surface in pedestrian zone
398    INTEGER(iwp) ::  roof_category = 2               !< default category for root surface
399    REAL(wp)     ::  roughness_concrete = 0.001_wp   !< roughness length of average concrete surface
400!
401!-- Indices of input attributes for (above) ground floor level
402    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall          = 38 !< index in input list for albedo_type of wall fraction
403    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green         = 39 !< index in input list for albedo_type of green fraction
404    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win           = 40 !< index in input list for albedo_type of window fraction
405    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_agfl    = 14 !< index in input list for wall emissivity, above ground floor level
406    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_gfl     = 32 !< index in input list for wall emissivity, ground floor level
407    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_agfl   = 15 !< index in input list for green emissivity, above ground floor level
408    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_gfl    = 33 !< index in input list for green emissivity, ground floor level
409    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_agfl     = 16 !< index in input list for window emissivity, above ground floor level
410    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_gfl      = 34 !< index in input list for window emissivity, ground floor level
411    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_agfl = 2  !< index in input list for green fraction on wall, above ground floor level
412    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_gfl  = 23 !< index in input list for green fraction on wall, ground floor level
413    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_agfl = 3  !< index in input list for green fraction on roof, above ground floor level
414    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_gfl  = 24 !< index in input list for green fraction on roof, ground floor level
415    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_agfl          =  6 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, above ground floor level
416    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_gfl           = 26 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, ground floor level
417    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_agfl          = 7  !< index in input list for heat capacity at second wall layer, above ground floor level
418    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_gfl           = 27 !< index in input list for heat capacity at second wall layer, ground floor level
419    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_agfl          = 8  !< index in input list for heat capacity at third wall layer, above ground floor level
420    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_gfl           = 28 !< index in input list for heat capacity at third wall layer, ground floor level
421    INTEGER(iwp) ::  ind_gflh              = 20 !< index in input list for ground floor level height
422    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_agfl        = 4  !< index in input list for LAI on roof, above ground floor level
423    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_gfl         = 4  !< index in input list for LAI on roof, ground floor level
424    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_agfl        = 5  !< index in input list for LAI on wall, above ground floor level
425    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_gfl         = 25 !< index in input list for LAI on wall, ground floor level
426    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_agfl          = 9  !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, above ground floor level
427    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_gfl           = 29 !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, ground floor level
428    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_agfl          = 10 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, above ground floor level
429    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_gfl           = 30 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, ground floor level
430    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_agfl          = 11 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, above ground floor level
431    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_gfl           = 31 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, ground floor level
432    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1           = 41 !< index for wall layer thickness - 1st layer
433    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2           = 42 !< index for wall layer thickness - 2nd layer
434    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3           = 43 !< index for wall layer thickness - 3rd layer
435    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4           = 44 !< index for wall layer thickness - 4th layer
436    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_agfl        = 17 !< index in input list for window transmissivity, above ground floor level
437    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_gfl         = 35 !< index in input list for window transmissivity, ground floor level
438    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_agfl    = 0  !< index in input list for wall fraction, above ground floor level
439    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_gfl     = 21 !< index in input list for wall fraction, ground floor level
440    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_agfl     = 1  !< index in input list for window fraction, above ground floor level
441    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_gfl      = 22 !< index in input list for window fraction, ground floor level
442    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_agfl           = 18 !< index in input list for z0, above ground floor level
443    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_gfl            = 36 !< index in input list for z0, ground floor level
444    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_agfl         = 19 !< index in input list for z0h / z0q, above ground floor level
445    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_gfl          = 37 !< index in input list for z0h / z0q, ground floor level
446
447
448    REAL(wp)  ::  roof_height_limit = 4._wp          !< height for distinguish between land surfaces and roofs
449    REAL(wp)  ::  ground_floor_level = 4.0_wp        !< default ground floor level
450
451
452    CHARACTER(37), DIMENSION(0:7), PARAMETER :: building_type_name = (/     &
453                                   'user-defined                         ', & !  0
454                                   'residential - 1950                   ', & !  1
455                                   'residential 1951 - 2000              ', & !  2
456                                   'residential 2001 -                   ', & !  3
457                                   'office - 1950                        ', & !  4
458                                   'office 1951 - 2000                   ', & !  5
459                                   'office 2001 -                        ', & !  6
460                                   'bridges                              '  & !  7
461                                                                     /)
462!
463!-- building parameters, 4 different types
464!-- 0 - wall fraction, 1- window fraction, 2 - green fraction on wall, 3- green fraction
465!-- at roof, 4 - lai of green fraction at roof,  5 - lai of green fraction at wall,
466!-- 6 - heat capacity of wall layer 1, 7 - heat capacity of wall layer 2,
467!-- 8 - heat capacity of wall layer 3, 9 - thermal conductivity of wall layer 1,
468!-- 10 - thermal conductivity of wall layer 2, 11 - thermal conductivity of wall layer 3, 
469!-- 12 - indoor target summer temperature ( K ), 13 - indoor target winter temperature (K),
470!-- 14 - emissivity of wall fraction, 15 - emissivity of green fraction, 16 - emissivity of window fraction,
471!-- 17 - transmissivity of window fraction, 18 - z0, 19 - z0h/z0q, 20 - ground floor height,
472!-- 21 - ground floor wall fraction, 22 - ground floor window fraction, 23 ground floor green fraction,
473!-- 24 - ground floor green fraction on roof, 25 - ground floor lai of green fraction,
474!-- 26 - ground floor heat capacity of wall layer 1, 27 - ground floor heat capacity of wall layer 1,
475!-- 28 - ground floor heat capacity of wall layer 3, 29 - ground floor thermal conductivity of wall layer 1,
476!-- 30 - ground floor thermal conductivity of wall layer 2, 31 - ground floor thermal conductivity of wall layer 3,
477!-- 32 - ground floor emissivity of wall fraction, 33 - ground floor emissivity of green fraction,
478!-- 34 - ground floor emissivity of window fraction, 35 - ground floor transmissivity of window fraction,
479!-- 36 - ground floor z0, 37 - ground floor z0h/z0q, 38 - albedo type wall fraction
480!-- 39 - albedo type green fraction, 40 - albedo type window fraction
481!-- 41 - wall layer thickness - 1st layer, 42 - wall layer thickness - 2nd layer,
482!-- 43 - wall layer thickness - 3rd layer, 44 - wall layer thickness - 4th layer,
483!-- 45 - heat capacity of the wall surface, 46 - heat conductivity
484!-- Please note, only preleminary dummy values so far!
485    REAL(wp), DIMENSION(0:46,1:7), PARAMETER :: building_pars = RESHAPE( (/    &
486        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
487        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
488        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
489        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
490        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
491        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
492        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
493        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
494        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
495        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
496        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 1
497        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
498        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
499        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
500        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
501        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
502        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
503        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
504        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
505        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
506        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
507        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 2
508        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
509        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
510        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
511        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
512        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
513        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
514        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
515        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
516        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
517        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
518        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 3
519        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
520        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
521        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
522        0.01_wp, 0.001_wp, 4.0_wp,                                             & !parameter 18-20
523        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
524        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
525        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
526        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
527        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
528        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
529        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 4
530        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
531        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
532        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
533        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
534        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
535        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
536        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
537        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
538        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
539        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
540        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 5
541        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
542        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
543        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
544        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
545        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
546        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
547        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
548        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
549        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
550        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
551        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 6
552        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
553        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
554        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
555        0.001_wp, 0.0001_wp, 0.0_wp,                                           & !parameter 18-20
556        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
557        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
558        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
559        0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
560        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
561        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
562        20000.0_wp, 10.0_wp                                                    & !parameter 45-46 - end of type 7 (bridges)
563                                                                          /),  &
564                                                               (/47, 7/) )
565
566!
567!-- Type for surface temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
568    TYPE t_surf_vertical
569       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE         :: t
570    END TYPE t_surf_vertical
571!
572!-- Type for wall temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
573    TYPE t_wall_vertical
574       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE       :: t
575    END TYPE t_wall_vertical
576
577
578!-- arrays for time averages
579!-- 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
580    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  rad_net_av       !< average of rad_net_l
581    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinsw_av      !< average of sw radiation falling to local surface including radiation from reflections
582    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlw_av      !< average of lw radiation falling to local surface including radiation from reflections
583    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdir_av   !< average of direct sw radiation falling to local surface
584    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdif_av   !< average of diffuse sw radiation from sky and model boundary falling to local surface
585    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwdif_av   !< average of diffuse lw radiation from sky and model boundary falling to local surface
586    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswref_av   !< average of sw radiation falling to surface from reflections
587    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwref_av   !< average of lw radiation falling to surface from reflections
588    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutsw_av     !< average of total sw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
589    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutlw_av     !< average of total lw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
590    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfins_av       !< average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
591    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinl_av       !< average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
592    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfhf_av        !< average of total radiation flux incoming to minus outgoing from local surface 
593    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_av       !< average of wghf_eb
594    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wshf_eb_av       !< average of wshf_eb
595    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_wall_av        !< Average of t_wall
596    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_green_av !< average of wghf_eb_green
597    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_green_av       !< Average of t_green
598    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_window_av !< average of wghf_eb_window
599    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_window_av      !< Average of t_window   
600   
601
602!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
603!-- anthropogenic heat sources
604!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
605    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE        ::  aheat             !< daily average of anthropogenic heat (W/m2)
606    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  aheatprof         !< diurnal profiles of anthropogenic heat for particular layers
607    INTEGER(iwp)                                   ::  naheatlayers = 1  !< number of layers of anthropogenic heat
608
609!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
610!-- wall surface model
611!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
612!-- wall surface model constants
613    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzb_wall = 0       !< inner side of the wall model (to be switched)
614    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzt_wall = 3       !< outer side of the wall model (to be switched)
615    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzw = 4            !< number of wall layers (fixed for now)
616
617    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
618                                                                         !< normalized soil, wall and roof layer depths (m/m)
619!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
620    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
621!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
622!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
623                                                                         !< normalized window layer depths (m/m)
624!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
625                                                                         !< normalized green layer depths (m/m)
626    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
627!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
628
629
630    REAL(wp)                                       :: wall_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner wall surface (~22 degrees C) (K)
631    REAL(wp)                                       :: roof_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner roof surface (~22 degrees C) (K)
632    REAL(wp)                                       :: soil_inner_temperature = 288.0_wp    !< temperature of the deep soil (~15 degrees C) (K)
633    REAL(wp)                                       :: window_inner_temperature = 295.0_wp  !< temperature of the inner window surface (~22 degrees C) (K)
634
635!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
636!-- surface and material model variables for walls, ground, roofs
637!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
638    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn                !< normalized wall layer depths (m)
639    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_window         !< normalized window layer depths (m)
640    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_green          !< normalized green layer depths (m)
641
642#if defined( __nopointer )
643    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h           !< wall surface temperature (K) at horizontal walls
644    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_p         !< progn. wall surface temperature (K) at horizontal walls
645    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h    !< window surface temperature (K) at horizontal walls
646    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_p  !< progn. window surface temperature (K) at horizontal walls
647    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h     !< green surface temperature (K) at horizontal walls
648    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_p   !< progn. green surface temperature (K) at horizontal walls
649    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h      !< near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
650    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_p    !< progn. near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
651    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v
652    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v_p
653    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v
654    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v_p
655    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v
656    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v_p
657    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v
658    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v_p
659#else
660    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h
661    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h_p
662    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h
663    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h_p
664    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h
665    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h_p
666    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h
667    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h_p
668
669    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_1
670    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_2
671    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_1
672    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_2
673    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_1
674    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_2
675    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_1
676    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_2
677
678    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v
679    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v_p
680    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v
681    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v_p
682    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v
683    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v_p
684    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v
685    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v_p
686
687    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_1
688    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_2
689    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_1
690    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_2
691    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_1
692    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_2
693    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_1
694    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_2
695   
696#endif
697    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_av          !< average of wall surface temperature (K)
698    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_av   !< average of window surface temperature (K)
699    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_av    !< average of green wall surface temperature (K)
700    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_av    !< average of whole wall surface temperature (K)
701
702!-- Temporal tendencies for time stepping           
703    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_m       !< surface temperature tendency of wall (K)
704    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_window_m !< surface temperature tendency of window (K)
705    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_green_m !< surface temperature tendency of green wall (K)
706
707!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
708!-- Energy balance variables
709!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
710!-- parameters of the land, roof and wall surfaces
711
712#if defined( __nopointer )
713    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h             !< Wall temperature (K)
714    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av          !< Average of t_wall
715    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_p           !< Prog. wall temperature (K)
716    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h           !< Window temperature (K)
717    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av        !< Average of t_window
718    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_p         !< Prog. window temperature (K)
719    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h            !< Green temperature (K)
720    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av         !< Average of t_green
721    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_p          !< Prog. green temperature (K)
722
723    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v             !< Wall temperature (K)
724    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av          !< Average of t_wall
725    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_p           !< Prog. wall temperature (K)
726    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v           !< Window temperature (K)
727    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av        !< Average of t_window
728    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_p         !< Prog. window temperature (K)
729    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v            !< Green temperature (K)
730    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av         !< Average of t_green
731    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_p          !< Prog. green temperature (K)
732#else
733    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_wall_h, t_wall_h_p
734    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av, t_wall_h_1, t_wall_h_2
735    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_window_h, t_window_h_p
736    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av, t_window_h_1, t_window_h_2
737    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_green_h, t_green_h_p
738    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av, t_green_h_1, t_green_h_2
739
740    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_wall_v, t_wall_v_p
741    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av, t_wall_v_1, t_wall_v_2
742    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_window_v, t_window_v_p
743    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av, t_window_v_1, t_window_v_2
744    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_green_v, t_green_v_p
745    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av, t_green_v_1, t_green_v_2
746#endif
747
748!-- Wall temporal tendencies for time stepping
749    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_wall_m          !< t_wall prognostic array
750    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_window_m        !< t_window prognostic array
751    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_green_m         !< t_green prognostic array
752
753!-- Surface and material parameters classes (surface_type)
754!-- albedo, emissivity, lambda_surf, roughness, thickness, volumetric heat capacity, thermal conductivity
755    INTEGER(iwp)                                   :: n_surface_types      !< number of the wall type categories
756    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: n_surface_params = 9 !< number of parameters for each type of the wall
757    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ialbedo  = 1         !< albedo of the surface
758    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iemiss   = 2         !< emissivity of the surface
759    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdas = 3         !< heat conductivity lambda S between surface and material ( W m-2 K-1 )
760    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irough   = 4         !< roughness length z0 for movements
761    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iroughh  = 5         !< roughness length z0h for scalars (heat, humidity,...)
762    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: icsurf   = 6         !< Surface skin layer heat capacity (J m-2 K-1 )
763    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ithick   = 7         !< thickness of the surface (wall, roof, land)  ( m )
764    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irhoC    = 8         !< volumetric heat capacity rho*C of the material ( J m-3 K-1 )
765    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdah = 9         !< thermal conductivity lambda H of the wall (W m-1 K-1 )
766    CHARACTER(12), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       :: surface_type_names   !< names of wall types (used only for reports)
767    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE        :: surface_type_codes   !< codes of wall types
768    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: surface_params       !< parameters of wall types
769
770   
771!-- interfaces of subroutines accessed from outside of this module
772    INTERFACE usm_boundary_condition
773       MODULE PROCEDURE usm_boundary_condition
774    END INTERFACE usm_boundary_condition
775
776    INTERFACE usm_check_data_output
777       MODULE PROCEDURE usm_check_data_output
778    END INTERFACE usm_check_data_output
779   
780    INTERFACE usm_check_parameters
781       MODULE PROCEDURE usm_check_parameters
782    END INTERFACE usm_check_parameters
783   
784    INTERFACE usm_data_output_3d
785       MODULE PROCEDURE usm_data_output_3d
786    END INTERFACE usm_data_output_3d
787   
788    INTERFACE usm_define_netcdf_grid
789       MODULE PROCEDURE usm_define_netcdf_grid
790    END INTERFACE usm_define_netcdf_grid
791
792    INTERFACE usm_init_urban_surface
793       MODULE PROCEDURE usm_init_urban_surface
794    END INTERFACE usm_init_urban_surface
795
796    INTERFACE usm_material_heat_model
797       MODULE PROCEDURE usm_material_heat_model
798    END INTERFACE usm_material_heat_model
799   
800    INTERFACE usm_green_heat_model
801       MODULE PROCEDURE usm_green_heat_model
802    END INTERFACE usm_green_heat_model
803   
804    INTERFACE usm_parin
805       MODULE PROCEDURE usm_parin
806    END INTERFACE usm_parin
807   
808    INTERFACE usm_temperature_near_surface
809       MODULE PROCEDURE usm_temperature_near_surface
810    END INTERFACE usm_temperature_near_surface
811
812    INTERFACE usm_rrd_local
813       MODULE PROCEDURE usm_rrd_local
814    END INTERFACE usm_rrd_local
815
816    INTERFACE usm_surface_energy_balance
817       MODULE PROCEDURE usm_surface_energy_balance
818    END INTERFACE usm_surface_energy_balance
819   
820    INTERFACE usm_swap_timelevel
821       MODULE PROCEDURE usm_swap_timelevel
822    END INTERFACE usm_swap_timelevel
823       
824    INTERFACE usm_wrd_local
825       MODULE PROCEDURE usm_wrd_local
826    END INTERFACE usm_wrd_local
827
828    INTERFACE usm_allocate_surface
829       MODULE PROCEDURE usm_allocate_surface
830    END INTERFACE usm_allocate_surface
831
832    INTERFACE usm_average_3d_data
833       MODULE PROCEDURE usm_average_3d_data
834    END INTERFACE usm_average_3d_data
835
836   
837    SAVE
838
839    PRIVATE 
840   
841!-- Public functions
842    PUBLIC usm_boundary_condition, usm_check_parameters, usm_init_urban_surface,&
843           usm_rrd_local,                                                      & 
844           usm_surface_energy_balance, usm_material_heat_model,                &
845           usm_swap_timelevel, usm_check_data_output, usm_average_3d_data,     &
846           usm_data_output_3d, usm_define_netcdf_grid, usm_parin,              &
847           usm_wrd_local, usm_allocate_surface
848
849!-- Public parameters, constants and initial values
850    PUBLIC usm_anthropogenic_heat, usm_material_model,                          &
851           usm_green_heat_model, usm_temperature_near_surface
852
853
854
855 CONTAINS
856
857!------------------------------------------------------------------------------!
858! Description:
859! ------------
860!> This subroutine creates the necessary indices of the urban surfaces
861!> and plant canopy and it allocates the needed arrays for USM
862!------------------------------------------------------------------------------!
863    SUBROUTINE usm_allocate_surface
864   
865        IMPLICIT NONE
866       
867        INTEGER(iwp) ::  l
868
869!
870!--     Allocate radiation arrays which are part of the new data type.
871!--     For horizontal surfaces.
872        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf(1:surf_usm_h%ns)    )
873        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_l(1:surf_usm_h%ns) )
874!
875!--     For vertical surfaces
876        DO  l = 0, 3
877           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
878           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_l(1:surf_usm_v(l)%ns) )
879        ENDDO
880
881!--     Wall surface model
882!--     allocate arrays for wall surface model and define pointers
883       
884!--     allocate array of wall types and wall parameters
885        ALLOCATE ( surf_usm_h%surface_types(1:surf_usm_h%ns) )
886        DO  l = 0, 3
887           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surface_types(1:surf_usm_v(l)%ns) )
888        ENDDO
889!
890!--     Allocate albedo_type and albedo. Each surface element
891!--     has 3 values, 0: wall fraction, 1: green fraction, 2: window fraction.
892        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo_type(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
893        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo(0:2,1:surf_usm_h%ns)      )
894        surf_usm_h%albedo_type = albedo_type
895        DO  l = 0, 3
896           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo_type(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
897           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
898           surf_usm_v(l)%albedo_type = albedo_type
899        ENDDO       
900
901
902!
903!--     Allocate indoor target temperature for summer and winter
904        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_summer(1:surf_usm_h%ns) )
905        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_winter(1:surf_usm_h%ns) )
906        DO  l = 0, 3
907           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_summer(1:surf_usm_v(l)%ns) )
908           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_winter(1:surf_usm_v(l)%ns) )
909        ENDDO   
910!
911!--     Allocate flag indicating ground floor level surface elements
912        ALLOCATE ( surf_usm_h%ground_level(1:surf_usm_h%ns) ) 
913        DO  l = 0, 3
914           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%ground_level(1:surf_usm_v(l)%ns) )
915        ENDDO   
916!
917!--      Allocate arrays for relative surface fraction.
918!--      0 - wall fraction, 1 - green fraction, 2 - window fraction
919         ALLOCATE( surf_usm_h%frac(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
920         surf_usm_h%frac = 0.0_wp
921         DO  l = 0, 3
922            ALLOCATE( surf_usm_v(l)%frac(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
923            surf_usm_v(l)%frac = 0.0_wp
924         ENDDO
925       
926!--     wall and roof surface parameters. First for horizontal surfaces
927        ALLOCATE ( surf_usm_h%isroof_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
928        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
929        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_window(1:surf_usm_h%ns) )
930        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_green(1:surf_usm_h%ns)  )
931        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface(1:surf_usm_h%ns)       )
932        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_window(1:surf_usm_h%ns)   )
933        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_green(1:surf_usm_h%ns)    )
934        ALLOCATE ( surf_usm_h%transmissivity(1:surf_usm_h%ns)  )
935        ALLOCATE ( surf_usm_h%lai(1:surf_usm_h%ns)             )
936        ALLOCATE ( surf_usm_h%emissivity(0:2,1:surf_usm_h%ns)  )
937        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a(1:surf_usm_h%ns)             )
938        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_green(1:surf_usm_h%ns)       )
939        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_window(1:surf_usm_h%ns)      )
940
941!
942!--     For vertical surfaces.
943        DO  l = 0, 3
944           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
945           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
946           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
947           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_window(1:surf_usm_v(l)%ns)   )
948           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
949           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_green(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
950           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%transmissivity(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
951           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lai(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
952           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%emissivity(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
953           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
954           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_green(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
955           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_window(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
956        ENDDO
957
958!       
959!--     allocate wall and roof material parameters. First for horizontal surfaces
960        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_wall(1:surf_usm_h%ns)               )
961        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_window(1:surf_usm_h%ns)                  )
962        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_green(1:surf_usm_h%ns)                   )
963        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
964        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
965        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
966        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
967        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
968        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)     )
969
970!
971!--     For vertical surfaces.
972        DO  l = 0, 3
973           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_wall(1:surf_usm_v(l)%ns)               )
974           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_window(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
975           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_green(1:surf_usm_v(l)%ns)                   )
976           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
977           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
978           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
979           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
980           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
981           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
982        ENDDO
983
984!--     allocate wall and roof layers sizes. For horizontal surfaces.
985        ALLOCATE ( zwn(nzb_wall:nzt_wall) )
986        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
987        ALLOCATE ( zwn_window(nzb_wall:nzt_wall) )
988        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
989        ALLOCATE ( zwn_green(nzb_wall:nzt_wall) )
990        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
991        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
992        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
993        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
994        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)            )
995        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
996        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
997        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
998        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
999        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1000        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
1001        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1002        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1003!
1004!--     For vertical surfaces.
1005        DO  l = 0, 3
1006           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1007           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1008           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1009           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1010           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1011           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1012           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)            )
1013           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1014           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1015           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1016           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1017           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1018           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1019           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1020           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1021        ENDDO
1022
1023!--     allocate wall and roof temperature arrays, for horizontal walls
1024#if defined( __nopointer )
1025        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h ) )                                     &
1026           ALLOCATE ( t_surf_h(1:surf_usm_h%ns) )
1027        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_p ) )                                   &
1028           ALLOCATE ( t_surf_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1029        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h ) )                                     &           
1030           ALLOCATE ( t_wall_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1031        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_p ) )                                   &           
1032           ALLOCATE ( t_wall_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1033        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h ) )                              &
1034           ALLOCATE ( t_surf_window_h(1:surf_usm_h%ns) )
1035        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_p ) )                            &
1036           ALLOCATE ( t_surf_window_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1037        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h ) )                                   &           
1038           ALLOCATE ( t_window_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1039        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_p ) )                                 &           
1040           ALLOCATE ( t_window_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1041        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h ) )                               &
1042           ALLOCATE ( t_surf_green_h(1:surf_usm_h%ns) )
1043        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_p ) )                             &
1044           ALLOCATE ( t_surf_green_h_p(1:surf_usm_h%ns) )           
1045        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h ) )                                    &           
1046           ALLOCATE ( t_green_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1047        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_p ) )                                  &           
1048           ALLOCATE ( t_green_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1049        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h ) )                                &
1050           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h(1:surf_usm_h%ns) )
1051        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_p ) )                              &
1052           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1053#else
1054!
1055!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1056!--     might be already allocated.
1057        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_1 ) )                                   &
1058           ALLOCATE ( t_surf_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1059        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_2 ) )                                   &
1060           ALLOCATE ( t_surf_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1061        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_1 ) )                                   &           
1062           ALLOCATE ( t_wall_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1063        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_2 ) )                                   &           
1064           ALLOCATE ( t_wall_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1065        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_1 ) )                            &
1066           ALLOCATE ( t_surf_window_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1067        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_2 ) )                            &
1068           ALLOCATE ( t_surf_window_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1069        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_1 ) )                                 &           
1070           ALLOCATE ( t_window_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1071        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_2 ) )                                 &           
1072           ALLOCATE ( t_window_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1073        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_1 ) )                             &
1074           ALLOCATE ( t_surf_green_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1075        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_2 ) )                             &
1076           ALLOCATE ( t_surf_green_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1077        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_1 ) )                                  &           
1078           ALLOCATE ( t_green_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1079        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_2 ) )                                  &           
1080           ALLOCATE ( t_green_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1081        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_1 ) )                              &
1082           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1083        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_2 ) )                              &
1084           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1085!           
1086!--     initial assignment of the pointers
1087        t_wall_h    => t_wall_h_1;    t_wall_h_p    => t_wall_h_2
1088        t_window_h    => t_window_h_1;    t_window_h_p    => t_window_h_2
1089        t_green_h    => t_green_h_1;    t_green_h_p    => t_green_h_2
1090        t_surf_h => t_surf_h_1; t_surf_h_p => t_surf_h_2           
1091        t_surf_window_h => t_surf_window_h_1; t_surf_window_h_p => t_surf_window_h_2 
1092        t_surf_green_h => t_surf_green_h_1; t_surf_green_h_p => t_surf_green_h_2           
1093        t_surf_10cm_h => t_surf_10cm_h_1; t_surf_10cm_h_p => t_surf_10cm_h_2 
1094 
1095#endif
1096
1097!--     allocate wall and roof temperature arrays, for vertical walls if required
1098#if defined( __nopointer )
1099        DO  l = 0, 3
1100           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v(l)%t ) )                             &
1101              ALLOCATE ( t_surf_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1102           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_p(l)%t ) )                           &
1103              ALLOCATE ( t_surf_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1104           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v(l)%t ) )                             &
1105              ALLOCATE ( t_wall_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1106           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_p(l)%t ) )                           &                 
1107              ALLOCATE ( t_wall_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1108           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v(l)%t ) )                      &
1109              ALLOCATE ( t_surf_window_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1110           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_p(l)%t ) )                    &
1111              ALLOCATE ( t_surf_window_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1112           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v(l)%t ) )                           &
1113              ALLOCATE ( t_window_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1114           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_p(l)%t ) )                         &                 
1115              ALLOCATE ( t_window_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1116           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v(l)%t ) )                            &
1117              ALLOCATE ( t_green_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1118           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_p(l)%t ) )                          &                 
1119              ALLOCATE ( t_green_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1120           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v(l)%t ) )                       &
1121              ALLOCATE ( t_surf_green_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1122           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_p(l)%t ) )                     &
1123              ALLOCATE ( t_surf_green_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1124           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v(l)%t ) )                        &
1125              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1126           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_p(l)%t ) )                        &
1127              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1128        ENDDO
1129#else
1130!
1131!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1132!--     might be already allocated.
1133        DO  l = 0, 3
1134           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_1(l)%t ) )                           &
1135              ALLOCATE ( t_surf_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1136           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_2(l)%t ) )                           &
1137              ALLOCATE ( t_surf_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1138           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_1(l)%t ) )                           &           
1139              ALLOCATE ( t_wall_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1140           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_2(l)%t ) )                           &           
1141              ALLOCATE ( t_wall_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1142           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_1(l)%t ) )                    &
1143              ALLOCATE ( t_surf_window_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1144           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_2(l)%t ) )                    &
1145              ALLOCATE ( t_surf_window_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1146           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_1(l)%t ) )                         &           
1147              ALLOCATE ( t_window_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1148           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_2(l)%t ) )                         &           
1149              ALLOCATE ( t_window_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1150           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_1(l)%t ) )                     &
1151              ALLOCATE ( t_surf_green_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1152           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_2(l)%t ) )                     &
1153              ALLOCATE ( t_surf_green_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1154           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_1(l)%t ) )                          &           
1155              ALLOCATE ( t_green_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1156           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_2(l)%t ) )                          &           
1157              ALLOCATE ( t_green_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1158           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_1(l)%t ) )                     &
1159              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1160           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_2(l)%t ) )                     &
1161              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1162        ENDDO
1163!
1164!--     initial assignment of the pointers
1165        t_wall_v    => t_wall_v_1;    t_wall_v_p    => t_wall_v_2
1166        t_surf_v => t_surf_v_1; t_surf_v_p => t_surf_v_2
1167        t_window_v    => t_window_v_1;    t_window_v_p    => t_window_v_2
1168        t_green_v    => t_green_v_1;    t_green_v_p    => t_green_v_2
1169        t_surf_window_v => t_surf_window_v_1; t_surf_window_v_p => t_surf_window_v_2
1170        t_surf_green_v => t_surf_green_v_1; t_surf_green_v_p => t_surf_green_v_2
1171        t_surf_10cm_v => t_surf_10cm_v_1; t_surf_10cm_v_p => t_surf_10cm_v_2
1172
1173#endif
1174!
1175!--     Allocate intermediate timestep arrays. For horizontal surfaces.
1176        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_m(1:surf_usm_h%ns)                  )
1177        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1178        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_window_m(1:surf_usm_h%ns)             )
1179        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1180        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1181        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_green_m(1:surf_usm_h%ns)              )
1182
1183!
1184!--     Set inital values for prognostic quantities
1185        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_m = 0.0_wp
1186        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_wall_m    ) )  surf_usm_h%tt_wall_m    = 0.0_wp
1187        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1188        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_window_m    )      )  surf_usm_h%tt_window_m         = 0.0_wp
1189        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_green_m    )       )  surf_usm_h%tt_green_m          = 0.0_wp
1190        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_green_m )  )  surf_usm_h%tt_surface_green_m  = 0.0_wp
1191!
1192!--     Now, for vertical surfaces
1193        DO  l = 0, 3
1194           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_m(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
1195           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1196           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_m = 0.0_wp
1197           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_wall_m    ) )  surf_usm_v(l)%tt_wall_m    = 0.0_wp
1198           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
1199           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1200           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1201           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_window_m  ) )  surf_usm_v(l)%tt_window_m    = 0.0_wp
1202           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1203           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m = 0.0_wp
1204           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1205           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_green_m   ) )  surf_usm_v(l)%tt_green_m    = 0.0_wp
1206        ENDDO
1207
1208!--     allocate wall heat flux output array and set initial values. For horizontal surfaces
1209!         ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf(1:surf_usm_h%ns)    )  !can be removed
1210        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1211        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1212        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1213        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green(1:surf_usm_h%ns) )
1214        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1215        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1216        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf    ) )  surf_usm_h%wshf    = 0.0_wp
1217        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf_eb ) )  surf_usm_h%wshf_eb = 0.0_wp
1218        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb ) )  surf_usm_h%wghf_eb = 0.0_wp
1219        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_window ) )  surf_usm_h%wghf_eb_window = 0.0_wp
1220        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_green ) )  surf_usm_h%wghf_eb_green = 0.0_wp
1221        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb ) )  surf_usm_h%iwghf_eb = 0.0_wp
1222        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_h%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1223!
1224!--     Now, for vertical surfaces
1225        DO  l = 0, 3
1226!            ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )    ! can be removed
1227           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1228           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1229           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1230           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1231           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1232           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1233           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf    ) )  surf_usm_v(l)%wshf    = 0.0_wp
1234           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wshf_eb = 0.0_wp
1235           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb = 0.0_wp
1236           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_window = 0.0_wp
1237           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_green = 0.0_wp
1238           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb = 0.0_wp
1239           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1240        ENDDO
1241       
1242    END SUBROUTINE usm_allocate_surface
1243
1244
1245!------------------------------------------------------------------------------!
1246! Description:
1247! ------------
1248!> Sum up and time-average urban surface output quantities as well as allocate
1249!> the array necessary for storing the average.
1250!------------------------------------------------------------------------------!
1251    SUBROUTINE usm_average_3d_data( mode, variable )
1252
1253        IMPLICIT NONE
1254
1255        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) ::  mode
1256        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) :: variable
1257 
1258        INTEGER(iwp)                                       :: i, j, k, l, m, ids, idsint, iwl, istat
1259        CHARACTER (len=varnamelength)                      :: var, surfid
1260        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5
1261        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
1262        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint = (/ iup_u, isouth_u, inorth_u, iwest_u, ieast_u /)
1263
1264!--     find the real name of the variable
1265        ids = -1
1266        var = TRIM(variable)
1267        DO i = 0, nd-1
1268            k = len(TRIM(var))
1269            j = len(TRIM(dirname(i)))
1270            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
1271                ids = i
1272                idsint = dirint(ids)
1273                var = var(:k-j)
1274                EXIT
1275            ENDIF
1276        ENDDO
1277        IF ( ids == -1 )  THEN
1278            var = TRIM(variable)
1279        ENDIF
1280        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
1281!--          wall layers
1282            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1283            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1284                var = var(1:10)
1285            ELSE
1286!--             wrong wall layer index
1287                RETURN
1288            ENDIF
1289        ENDIF
1290        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
1291!--          wall layers
1292            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1293            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1294                var = var(1:12)
1295            ELSE
1296!--             wrong window layer index
1297                RETURN
1298            ENDIF
1299        ENDIF
1300        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
1301!--          wall layers
1302            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1303            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1304                var = var(1:11)
1305            ELSE
1306!--             wrong green layer index
1307                RETURN
1308            ENDIF
1309        ENDIF
1310
1311        IF ( mode == 'allocate' )  THEN
1312           
1313           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1314               
1315                CASE ( 'usm_rad_net' )
1316!--                 array of complete radiation balance
1317                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%rad_net_av) )  THEN
1318                        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_av(1:surf_usm_h%ns) )
1319                        surf_usm_h%rad_net_av = 0.0_wp
1320                    ENDIF
1321                    DO  l = 0, 3
1322                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%rad_net_av) )  THEN
1323                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1324                           surf_usm_v(l)%rad_net_av = 0.0_wp
1325                       ENDIF
1326                    ENDDO
1327                   
1328                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1329!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1330                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinsw_av) )  THEN
1331                        ALLOCATE( surfinsw_av(nsurfl) )
1332                        surfinsw_av = 0.0_wp
1333                    ENDIF
1334
1335                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1336!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1337                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlw_av) )  THEN
1338                        ALLOCATE( surfinlw_av(nsurfl) )
1339                        surfinlw_av = 0.0_wp
1340                    ENDIF
1341
1342                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1343!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1344                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdir_av) )  THEN
1345                        ALLOCATE( surfinswdir_av(nsurfl) )
1346                        surfinswdir_av = 0.0_wp
1347                    ENDIF
1348
1349                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1350!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1351                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdif_av) )  THEN
1352                        ALLOCATE( surfinswdif_av(nsurfl) )
1353                        surfinswdif_av = 0.0_wp
1354                    ENDIF
1355
1356                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1357!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1358                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswref_av) )  THEN
1359                        ALLOCATE( surfinswref_av(nsurfl) )
1360                        surfinswref_av = 0.0_wp
1361                    ENDIF
1362
1363                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1364!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1365                   IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwdif_av) )  THEN
1366                        ALLOCATE( surfinlwdif_av(nsurfl) )
1367                        surfinlwdif_av = 0.0_wp
1368                    ENDIF
1369
1370                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1371!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1372                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwref_av) )  THEN
1373                        ALLOCATE( surfinlwref_av(nsurfl) )
1374                        surfinlwref_av = 0.0_wp
1375                    ENDIF
1376
1377                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1378!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1379                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutsw_av) )  THEN
1380                        ALLOCATE( surfoutsw_av(nsurfl) )
1381                        surfoutsw_av = 0.0_wp
1382                    ENDIF
1383
1384                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1385!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1386                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutlw_av) )  THEN
1387                        ALLOCATE( surfoutlw_av(nsurfl) )
1388                        surfoutlw_av = 0.0_wp
1389                    ENDIF
1390                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1391!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1392                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfins_av) )  THEN
1393                        ALLOCATE( surfins_av(nsurfl) )
1394                        surfins_av = 0.0_wp
1395                    ENDIF
1396                                   
1397                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1398!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1399                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinl_av) )  THEN
1400                        ALLOCATE( surfinl_av(nsurfl) )
1401                        surfinl_av = 0.0_wp
1402                    ENDIF
1403                                   
1404                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1405!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1406                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%surfhf_av) )  THEN
1407                        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1408                        surf_usm_h%surfhf_av = 0.0_wp
1409                    ENDIF
1410                    DO  l = 0, 3
1411                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%surfhf_av) )  THEN
1412                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1413                           surf_usm_v(l)%surfhf_av = 0.0_wp
1414                       ENDIF
1415                    ENDDO
1416
1417                CASE ( 'usm_wshf' )
1418!--                 array of sensible heat flux from surfaces
1419!--                 land surfaces
1420                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wshf_eb_av) )  THEN
1421                        ALLOCATE( surf_usm_h%wshf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1422                        surf_usm_h%wshf_eb_av = 0.0_wp
1423                    ENDIF
1424                    DO  l = 0, 3
1425                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wshf_eb_av) )  THEN
1426                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1427                           surf_usm_v(l)%wshf_eb_av = 0.0_wp
1428                       ENDIF
1429                    ENDDO
1430!
1431!--             Please note, the following output quantities belongs to the
1432!--             individual tile fractions - ground heat flux at wall-, window-,
1433!--             and green fraction. Aggregated ground-heat flux is treated
1434!--             accordingly in average_3d_data, sum_up_3d_data, etc..
1435                CASE ( 'usm_wghf' )
1436!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1437                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_av) )  THEN
1438                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1439                        surf_usm_h%wghf_eb_av = 0.0_wp
1440                    ENDIF
1441                    DO  l = 0, 3
1442                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_av) )  THEN
1443                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1444                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_av = 0.0_wp
1445                       ENDIF
1446                    ENDDO
1447
1448                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1449!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1450                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_window_av) )  THEN
1451                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1452                        surf_usm_h%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1453                    ENDIF
1454                    DO  l = 0, 3
1455                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av) )  THEN
1456                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1457                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1458                       ENDIF
1459                    ENDDO
1460
1461                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1462!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1463                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_green_av) )  THEN
1464                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1465                        surf_usm_h%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1466                    ENDIF
1467                    DO  l = 0, 3
1468                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av) )  THEN
1469                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1470                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1471                       ENDIF
1472                    ENDDO
1473
1474                CASE ( 'usm_iwghf' )
1475!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1476                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_av) )  THEN
1477                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1478                        surf_usm_h%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1479                    ENDIF
1480                    DO  l = 0, 3
1481                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av) )  THEN
1482                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1483                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1484                       ENDIF
1485                    ENDDO
1486
1487                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1488!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1489                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1490                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1491                        surf_usm_h%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1492                    ENDIF
1493                    DO  l = 0, 3
1494                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1495                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1496                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1497                       ENDIF
1498                    ENDDO
1499                   
1500                CASE ( 'usm_t_surf' )
1501!--                 surface temperature for surfaces
1502                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_av) )  THEN
1503                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1504                        surf_usm_h%t_surf_av = 0.0_wp
1505                    ENDIF
1506                    DO  l = 0, 3
1507                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_av) )  THEN
1508                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1509                           surf_usm_v(l)%t_surf_av = 0.0_wp
1510                       ENDIF
1511                    ENDDO
1512
1513                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1514!--                 surface temperature for window surfaces
1515                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_window_av) )  THEN
1516                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1517                        surf_usm_h%t_surf_window_av = 0.0_wp
1518                    ENDIF
1519                    DO  l = 0, 3
1520                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_window_av) )  THEN
1521                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1522                           surf_usm_v(l)%t_surf_window_av = 0.0_wp
1523                       ENDIF
1524                    ENDDO
1525                   
1526                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1527!--                 surface temperature for green surfaces
1528                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_green_av) )  THEN
1529                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1530                        surf_usm_h%t_surf_green_av = 0.0_wp
1531                    ENDIF
1532                    DO  l = 0, 3
1533                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_green_av) )  THEN
1534                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1535                           surf_usm_v(l)%t_surf_green_av = 0.0_wp
1536                       ENDIF
1537                    ENDDO
1538               
1539                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1540!--                 near surface temperature for whole surfaces
1541                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_10cm_av) )  THEN
1542                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_h%ns) )
1543                        surf_usm_h%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1544                    ENDIF
1545                    DO  l = 0, 3
1546                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av) )  THEN
1547                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1548                           surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1549                       ENDIF
1550                    ENDDO
1551
1552                CASE ( 'usm_t_wall' )
1553!--                 wall temperature for iwl layer of walls and land
1554                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_wall_av) )  THEN
1555                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1556                        surf_usm_h%t_wall_av = 0.0_wp
1557                    ENDIF
1558                    DO  l = 0, 3
1559                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_wall_av) )  THEN
1560                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1561                           surf_usm_v(l)%t_wall_av = 0.0_wp
1562                       ENDIF
1563                    ENDDO
1564
1565                CASE ( 'usm_t_window' )
1566!--                 window temperature for iwl layer of walls and land
1567                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_window_av) )  THEN
1568                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1569                        surf_usm_h%t_window_av = 0.0_wp
1570                    ENDIF
1571                    DO  l = 0, 3
1572                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_window_av) )  THEN
1573                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1574                           surf_usm_v(l)%t_window_av = 0.0_wp
1575                       ENDIF
1576                    ENDDO
1577
1578                CASE ( 'usm_t_green' )
1579!--                 green temperature for iwl layer of walls and land
1580                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_green_av) )  THEN
1581                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1582                        surf_usm_h%t_green_av = 0.0_wp
1583                    ENDIF
1584                    DO  l = 0, 3
1585                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_green_av) )  THEN
1586                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1587                           surf_usm_v(l)%t_green_av = 0.0_wp
1588                       ENDIF
1589                    ENDDO
1590
1591               CASE DEFAULT
1592                   CONTINUE
1593
1594           END SELECT
1595
1596        ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1597           
1598           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1599               
1600                CASE ( 'usm_rad_net' )
1601!--                 array of complete radiation balance
1602                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1603                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1604                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) +           &
1605                                          surf_usm_h%rad_net_l(m)
1606                    ENDDO
1607                    DO  l = 0, 3
1608                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1609                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1610                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) +        &
1611                                          surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
1612                       ENDDO
1613                    ENDDO
1614                   
1615                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1616!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1617                    DO l = 1, nsurfl
1618                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1619                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) + surfinsw(l)
1620                        ENDIF
1621                    ENDDO
1622                             
1623                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1624!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1625                    DO l = 1, nsurfl
1626                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1627                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) + surfinlw(l)
1628                        ENDIF
1629                    ENDDO
1630                   
1631                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1632!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1633                    DO l = 1, nsurfl
1634                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1635                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) + surfinswdir(l)
1636                        ENDIF
1637                    ENDDO
1638                   
1639                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1640!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1641                    DO l = 1, nsurfl
1642                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1643                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) + surfinswdif(l)
1644                        ENDIF
1645                    ENDDO
1646                   
1647                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1648!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1649                    DO l = 1, nsurfl
1650                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1651                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) + surfinsw(l) - &
1652                                                surfinswdir(l) - surfinswdif(l)
1653                        ENDIF
1654                    ENDDO
1655
1656                   
1657                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1658!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1659                    DO l = 1, nsurfl
1660                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1661                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) + surfinlwdif(l)
1662                        ENDIF
1663                    ENDDO
1664!                     
1665                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1666!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1667                    DO l = 1, nsurfl
1668                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1669                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) + &
1670                                                surfinlw(l) - surfinlwdif(l)
1671                        ENDIF
1672                    ENDDO
1673                   
1674                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1675!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1676                    DO l = 1, nsurfl
1677                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1678                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) + surfoutsw(l)
1679                        ENDIF
1680                    ENDDO
1681                   
1682                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1683!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1684                    DO l = 1, nsurfl
1685                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1686                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) + surfoutlw(l)
1687                        ENDIF
1688                    ENDDO
1689                   
1690                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1691!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1692                    DO l = 1, nsurfl
1693                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1694                            surfins_av(l) = surfins_av(l) + surfins(l)
1695                        ENDIF
1696                    ENDDO
1697                                   
1698                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1699!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1700                    DO l = 1, nsurfl
1701                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1702                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) + surfinl(l)
1703                        ENDIF
1704                    ENDDO
1705                   
1706                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1707!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1708                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1709                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
1710                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) +            &
1711                                          surf_usm_h%surfhf(m)
1712                    ENDDO
1713                    DO  l = 0, 3
1714                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1715                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
1716                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) +         &
1717                                          surf_usm_v(l)%surfhf(m)
1718                       ENDDO
1719                    ENDDO
1720                   
1721                CASE ( 'usm_wshf' )
1722!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1723                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1724                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
1725                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) +           &
1726                                          surf_usm_h%wshf_eb(m)
1727                    ENDDO
1728                    DO  l = 0, 3
1729                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1730                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
1731                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) +        &
1732                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
1733                       ENDDO
1734                    ENDDO
1735                   
1736                CASE ( 'usm_wghf' )
1737!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1738                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1739                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
1740                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) +           &
1741                                          surf_usm_h%wghf_eb(m)
1742                    ENDDO
1743                    DO  l = 0, 3
1744                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1745                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
1746                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) +        &
1747                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
1748                       ENDDO
1749                    ENDDO
1750                   
1751                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1752!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1753                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1754                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
1755                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) +           &
1756                                          surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
1757                    ENDDO
1758                    DO  l = 0, 3
1759                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1760                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
1761                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) +        &
1762                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
1763                       ENDDO
1764                    ENDDO
1765
1766                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1767!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1768                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1769                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
1770                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) +           &
1771                                          surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
1772                    ENDDO
1773                    DO  l = 0, 3
1774                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1775                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
1776                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) +        &
1777                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
1778                       ENDDO
1779                    ENDDO
1780                   
1781                CASE ( 'usm_iwghf' )
1782!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1783                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1784                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
1785                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) +           &
1786                                          surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1787                    ENDDO
1788                    DO  l = 0, 3
1789                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1790                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
1791                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) +        &
1792                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1793                       ENDDO
1794                    ENDDO
1795                   
1796                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1797!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1798                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1799                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
1800                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) +           &
1801                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
1802                    ENDDO
1803                    DO  l = 0, 3
1804                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1805                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
1806                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) +        &
1807                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
1808                       ENDDO
1809                    ENDDO
1810                   
1811                CASE ( 'usm_t_surf' )
1812!--                 surface temperature for surfaces
1813                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1814                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
1815                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) +            &
1816                                          t_surf_h(m)
1817                    ENDDO
1818                    DO  l = 0, 3
1819                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1820                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
1821                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) +         &
1822                                          t_surf_v(l)%t(m)
1823                       ENDDO
1824                    ENDDO
1825                   
1826                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1827!--                 surface temperature for window surfaces
1828                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1829                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
1830                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) +            &
1831                                          t_surf_window_h(m)
1832                    ENDDO
1833                    DO  l = 0, 3
1834                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1835                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
1836                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) +         &
1837                                          t_surf_window_v(l)%t(m)
1838                       ENDDO
1839                    ENDDO
1840                   
1841                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1842!--                 surface temperature for green surfaces
1843                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1844                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
1845                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) +            &
1846                                          t_surf_green_h(m)
1847                    ENDDO
1848                    DO  l = 0, 3
1849                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1850                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
1851                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) +         &
1852                                          t_surf_green_v(l)%t(m)
1853                       ENDDO
1854                    ENDDO
1855               
1856                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1857!--                 near surface temperature for whole surfaces
1858                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1859                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
1860                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) +            &
1861                                          t_surf_10cm_h(m)
1862                    ENDDO
1863                    DO  l = 0, 3
1864                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1865                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
1866                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) +         &
1867                                          t_surf_10cm_v(l)%t(m)
1868                       ENDDO
1869                    ENDDO
1870
1871                   
1872                CASE ( 'usm_t_wall' )
1873!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
1874                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1875                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
1876                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) +        &
1877                                          t_wall_h(iwl,m)
1878                    ENDDO
1879                    DO  l = 0, 3
1880                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1881                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
1882                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) +     &
1883                                          t_wall_v(l)%t(iwl,m)
1884                       ENDDO
1885                    ENDDO
1886                   
1887                CASE ( 'usm_t_window' )
1888!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
1889                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1890                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
1891                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) +        &
1892                                          t_window_h(iwl,m)
1893                    ENDDO
1894                    DO  l = 0, 3
1895                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1896                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
1897                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) +     &
1898                                          t_window_v(l)%t(iwl,m)
1899                       ENDDO
1900                    ENDDO
1901
1902                CASE ( 'usm_t_green' )
1903!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
1904                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1905                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
1906                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) +        &
1907                                          t_green_h(iwl,m)
1908                    ENDDO
1909                    DO  l = 0, 3
1910                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1911                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
1912                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) +     &
1913                                          t_green_v(l)%t(iwl,m)
1914                       ENDDO
1915                    ENDDO
1916
1917                CASE DEFAULT
1918                    CONTINUE
1919
1920           END SELECT
1921
1922        ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
1923           
1924           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1925               
1926                CASE ( 'usm_rad_net' )
1927!--                 array of complete radiation balance
1928                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1929                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1930                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) /           &
1931                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1932                    ENDDO
1933                    DO  l = 0, 3
1934                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1935                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1936                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) /        &
1937                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1938                       ENDDO
1939                    ENDDO
1940                   
1941                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1942!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1943                    DO l = 1, nsurfl
1944                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1945                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1946                        ENDIF
1947                    ENDDO
1948                             
1949                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1950!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1951                    DO l = 1, nsurfl
1952                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1953                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1954                        ENDIF
1955                    ENDDO
1956                   
1957                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1958!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1959                    DO l = 1, nsurfl
1960                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1961                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1962                        ENDIF
1963                    ENDDO
1964                   
1965                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1966!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1967                    DO l = 1, nsurfl
1968                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1969                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1970                        ENDIF
1971                    ENDDO
1972                   
1973                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1974!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1975                    DO l = 1, nsurfl
1976                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1977                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1978                        ENDIF
1979                    ENDDO
1980                   
1981                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1982!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1983                    DO l = 1, nsurfl
1984                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1985                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1986                        ENDIF
1987                    ENDDO
1988                   
1989                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1990!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1991                    DO l = 1, nsurfl
1992                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1993                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1994                        ENDIF
1995                    ENDDO
1996                   
1997                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1998!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1999                    DO l = 1, nsurfl
2000                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2001                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2002                        ENDIF
2003                    ENDDO
2004                   
2005                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2006!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2007                    DO l = 1, nsurfl
2008                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2009                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2010                        ENDIF
2011                    ENDDO
2012                   
2013                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2014!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2015                    DO l = 1, nsurfl
2016                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2017                            surfins_av(l) = surfins_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2018                        ENDIF
2019                    ENDDO
2020                                   
2021                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2022!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2023                    DO l = 1, nsurfl
2024                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2025                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2026                        ENDIF
2027                    ENDDO
2028                   
2029                CASE ( 'usm_rad_hf' )
2030!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
2031                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2032                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
2033                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) /            &
2034                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2035                    ENDDO
2036                    DO  l = 0, 3
2037                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2038                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
2039                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) /         &
2040                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2041                       ENDDO
2042                    ENDDO
2043                   
2044                CASE ( 'usm_wshf' )
2045!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2046                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2047                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
2048                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) /           &
2049                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2050                    ENDDO
2051                    DO  l = 0, 3
2052                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2053                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
2054                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) /        &
2055                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2056                       ENDDO
2057                    ENDDO
2058                   
2059                CASE ( 'usm_wghf' )
2060!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
2061                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2062                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
2063                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) /           &
2064                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2065                    ENDDO
2066                    DO  l = 0, 3
2067                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2068                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
2069                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) /        &
2070                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2071                       ENDDO
2072                    ENDDO
2073                   
2074                CASE ( 'usm_wghf_window' )
2075!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
2076                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2077                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
2078                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) /           &
2079                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2080                    ENDDO
2081                    DO  l = 0, 3
2082                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2083                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
2084                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) /        &
2085                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2086                       ENDDO
2087                    ENDDO
2088
2089                CASE ( 'usm_wghf_green' )
2090!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
2091                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2092                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
2093                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) /           &
2094                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2095                    ENDDO
2096                    DO  l = 0, 3
2097                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2098                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
2099                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) /        &
2100                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2101                       ENDDO
2102                    ENDDO
2103
2104                CASE ( 'usm_iwghf' )
2105!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
2106                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2107                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
2108                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) /           &
2109                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2110                    ENDDO
2111                    DO  l = 0, 3
2112                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2113                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
2114                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) /        &
2115                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2116                       ENDDO
2117                    ENDDO
2118                   
2119                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
2120!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
2121                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2122                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
2123                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) /           &
2124                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2125                    ENDDO
2126                    DO  l = 0, 3
2127                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2128                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
2129                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) /        &
2130                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2131                       ENDDO
2132                    ENDDO
2133                   
2134                CASE ( 'usm_t_surf' )
2135!--                 surface temperature for surfaces
2136                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2137                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
2138                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) /            &
2139                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2140                    ENDDO
2141                    DO  l = 0, 3
2142                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2143                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
2144                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) /         &
2145                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2146                       ENDDO
2147                    ENDDO
2148                   
2149                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
2150!--                 surface temperature for window surfaces
2151                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2152                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
2153                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) /            &
2154                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2155                    ENDDO
2156                    DO  l = 0, 3
2157                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2158                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
2159                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) /         &
2160                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2161                       ENDDO
2162                    ENDDO
2163                   
2164                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
2165!--                 surface temperature for green surfaces
2166                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2167                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
2168                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) /            &
2169                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2170                    ENDDO
2171                    DO  l = 0, 3
2172                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2173                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
2174                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) /         &
2175                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2176                       ENDDO
2177                    ENDDO
2178                   
2179                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
2180!--                 near surface temperature for whole surfaces
2181                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2182                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
2183                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) /            &
2184                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2185                    ENDDO
2186                    DO  l = 0, 3
2187                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2188                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
2189                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) /         &
2190                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2191                       ENDDO
2192                    ENDDO
2193                   
2194                CASE ( 'usm_t_wall' )
2195!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2196                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2197                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2198                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) /        &
2199                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2200                    ENDDO
2201                    DO  l = 0, 3
2202                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2203                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2204                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) /     &
2205                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2206                       ENDDO
2207                    ENDDO
2208
2209                CASE ( 'usm_t_window' )
2210!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2211                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2212                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2213                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) /        &
2214                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2215                    ENDDO
2216                    DO  l = 0, 3
2217                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2218                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2219                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) /     &
2220                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2221                       ENDDO
2222                    ENDDO
2223
2224                CASE ( 'usm_t_green' )
2225!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2226                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2227                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2228                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) /        &
2229                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2230                    ENDDO
2231                    DO  l = 0, 3
2232                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2233                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2234                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) /     &
2235                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2236                       ENDDO
2237                    ENDDO
2238
2239
2240           END SELECT
2241
2242        ENDIF
2243
2244    END SUBROUTINE usm_average_3d_data
2245
2246
2247
2248!------------------------------------------------------------------------------!
2249! Description:
2250! ------------
2251!> Set internal Neumann boundary condition at outer soil grid points
2252!> for temperature and humidity.
2253!------------------------------------------------------------------------------!
2254 SUBROUTINE usm_boundary_condition
2255 
2256    IMPLICIT NONE
2257
2258    INTEGER(iwp) :: i      !< grid index x-direction
2259    INTEGER(iwp) :: ioff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2260    INTEGER(iwp) :: j      !< grid index y-direction
2261    INTEGER(iwp) :: joff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2262    INTEGER(iwp) :: k      !< grid index z-direction
2263    INTEGER(iwp) :: koff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2264    INTEGER(iwp) :: l      !< running index surface-orientation
2265    INTEGER(iwp) :: m      !< running index surface elements
2266
2267    koff = surf_usm_h%koff
2268    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2269       i = surf_usm_h%i(m)
2270       j = surf_usm_h%j(m)
2271       k = surf_usm_h%k(m)
2272       pt(k+koff,j,i) = pt(k,j,i)
2273    ENDDO
2274
2275    DO  l = 0, 3
2276       ioff = surf_usm_v(l)%ioff
2277       joff = surf_usm_v(l)%joff
2278       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2279          i = surf_usm_v(l)%i(m)
2280          j = surf_usm_v(l)%j(m)
2281          k = surf_usm_v(l)%k(m)
2282          pt(k,j+joff,i+ioff) = pt(k,j,i)
2283       ENDDO
2284    ENDDO
2285
2286 END SUBROUTINE usm_boundary_condition
2287
2288
2289!------------------------------------------------------------------------------!
2290!
2291! Description:
2292! ------------
2293!> Subroutine checks variables and assigns units.
2294!> It is called out from subroutine check_parameters.
2295!------------------------------------------------------------------------------!
2296    SUBROUTINE usm_check_data_output( variable, unit )
2297       
2298        IMPLICIT NONE
2299 
2300        CHARACTER (len=*),INTENT(IN)    ::  variable !:
2301        CHARACTER (len=*),INTENT(OUT)   ::  unit     !:
2302       
2303        CHARACTER (len=varnamelength)   :: var
2304
2305        var = TRIM(variable)
2306        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.        &
2307             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.    &
2308             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR. &
2309             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR. &
2310             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.     &
2311             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.     &
2312             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                             &
2313             var(1:9)  == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_' .OR.                 &
2314             var(1:16) == 'usm_wghf_window_' .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.     &
2315             var(1:10) == 'usm_iwghf_' .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' )  THEN
2316            unit = 'W/m2'
2317        ELSE IF ( var(1:10) == 'usm_t_surf'   .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall' .OR.         &
2318                  var(1:12) == 'usm_t_window' .OR. var(1:17) == 'usm_t_surf_window' .OR.  &
2319                  var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                   &
2320                  var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.                                         &
2321                  var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm')  THEN
2322            unit = 'K'
2323        ELSE IF ( var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.              & 
2324                  var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.           &
2325                  var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.     &
2326                  var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' )  THEN
2327            unit = '1'
2328        ELSE
2329            unit = 'illegal'
2330        ENDIF
2331
2332    END SUBROUTINE usm_check_data_output
2333
2334
2335!------------------------------------------------------------------------------!
2336! Description:
2337! ------------
2338!> Check parameters routine for urban surface model
2339!------------------------------------------------------------------------------!
2340    SUBROUTINE usm_check_parameters
2341   
2342       USE control_parameters,                                                 &
2343           ONLY:  bc_pt_b, bc_q_b, constant_flux_layer, large_scale_forcing,   &
2344                  lsf_surf, topography
2345
2346!
2347!--    Dirichlet boundary conditions are required as the surface fluxes are
2348!--    calculated from the temperature/humidity gradients in the urban surface
2349!--    model
2350       IF ( bc_pt_b == 'neumann'   .OR.   bc_q_b == 'neumann' )  THEN
2351          message_string = 'urban surface model requires setting of '//        &
2352                           'bc_pt_b = "dirichlet" and '//                      &
2353                           'bc_q_b  = "dirichlet"'
2354          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0590', 1, 2, 0, 6, 0 )
2355       ENDIF
2356
2357       IF ( .NOT.  constant_flux_layer )  THEN
2358          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2359                           'constant_flux_layer = .T.'
2360          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2361       ENDIF
2362
2363       IF (  .NOT.  radiation )  THEN
2364          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2365                           'the radiation model to be switched on'
2366          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2367       ENDIF
2368!       
2369!--    Surface forcing has to be disabled for LSF in case of enabled
2370!--    urban surface module
2371       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2372          lsf_surf = .FALSE.
2373       ENDIF
2374!
2375!--    Topography
2376       IF ( topography == 'flat' )  THEN
2377          message_string = 'topography /= "flat" is required '//               &
2378                           'when using the urban surface model'
2379          CALL message( 'check_parameters', 'PA0592', 1, 2, 0, 6, 0 )
2380       ENDIF
2381!
2382!--    naheatlayers
2383       IF ( naheatlayers > nzt )  THEN
2384          message_string = 'number of anthropogenic heat layers '//            &
2385                           '"naheatlayers" can not be larger than'//           &
2386                           ' number of domain layers "nzt"'
2387          CALL message( 'check_parameters', 'PA0593', 1, 2, 0, 6, 0 )
2388       ENDIF
2389
2390    END SUBROUTINE usm_check_parameters
2391
2392
2393!------------------------------------------------------------------------------!
2394!
2395! Description:
2396! ------------
2397!> Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format
2398!> for variables of urban_surface model.
2399!> It resorts the urban surface module output quantities from surf style
2400!> indexing into temporary 3D array with indices (i,j,k).
2401!> It is called from subroutine data_output_3d.
2402!------------------------------------------------------------------------------!
2403    SUBROUTINE usm_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, nzb_do, nzt_do )
2404       
2405        IMPLICIT NONE
2406
2407        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  av        !<
2408        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable  !<
2409        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzb_do    !< lower limit of the data output (usually 0)
2410        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzt_do    !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
2411        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found     !<
2412        REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf   !< sp - it has to correspond to module data_output_3d
2413        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr)     ::  temp_pf    !< temp array for urban surface output procedure
2414       
2415        CHARACTER (len=varnamelength)                          :: var, surfid
2416        INTEGER(iwp), PARAMETER                                :: nd = 5
2417        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
2418        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: dirint =  (/    iup_u, isouth_u, inorth_u,  iwest_u,  ieast_u /)
2419        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: diridx =  (/       -1,        1,        0,        3,        2 /)
2420                                                                     !< index for surf_*_v: 0:3 = (North, South, East, West)
2421        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirstart
2422        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirend
2423        INTEGER(iwp)                                           :: ids,idsint,idsidx,isurf,isvf,isurfs,isurflt
2424        INTEGER(iwp)                                           :: is,js,ks,i,j,k,iwl,istat, l, m
2425        INTEGER(iwp)                                           :: k_topo    !< topography top index
2426
2427        dirstart = (/ startland, startwall, startwall, startwall, startwall /)
2428        dirend = (/ endland, endwall, endwall, endwall, endwall /)
2429
2430        found = .TRUE.
2431        temp_pf = -1._wp
2432       
2433        ids = -1
2434        var = TRIM(variable)
2435        DO i = 0, nd-1
2436            k = len(TRIM(var))
2437            j = len(TRIM(dirname(i)))
2438            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
2439                ids = i
2440                idsint = dirint(ids)
2441                idsidx = diridx(ids)
2442                var = var(:k-j)
2443                EXIT
2444            ENDIF
2445        ENDDO
2446        IF ( ids == -1 )  THEN
2447            var = TRIM(variable)
2448        ENDIF
2449        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
2450!--         wall layers
2451            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2452            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2453                var = var(1:10)
2454            ENDIF
2455        ENDIF
2456        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
2457!--         window layers
2458            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2459            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2460                var = var(1:12)
2461            ENDIF
2462        ENDIF
2463        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2464!--         green layers
2465            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2466            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2467                var = var(1:11)
2468            ENDIF
2469        ENDIF
2470        IF ( (var(1:8) == 'usm_svf_'  .OR.  var(1:8) == 'usm_dif_')  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2471!--         svf values to particular surface
2472            surfid = var(9:)
2473            i = index(surfid,'_')
2474            j = index(surfid(i+1:),'_')
2475            READ(surfid(1:i-1),*, iostat=istat ) is
2476            IF ( istat == 0 )  THEN
2477                READ(surfid(i+1:i+j-1),*, iostat=istat ) js
2478            ENDIF
2479            IF ( istat == 0 )  THEN
2480                READ(surfid(i+j+1:),*, iostat=istat ) ks
2481            ENDIF
2482            IF ( istat == 0 )  THEN
2483                var = var(1:7)
2484            ENDIF
2485        ENDIF
2486       
2487        SELECT CASE ( TRIM(var) )
2488
2489          CASE ( 'usm_surfz' )
2490!--           array of lw radiation falling to local surface after i-th reflection
2491              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2492                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2493                    i = surf_usm_h%i(m)
2494                    j = surf_usm_h%j(m)
2495                    k = surf_usm_h%k(m)
2496                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) )
2497                 ENDDO
2498              ELSE
2499                 l = idsidx
2500                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2501                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2502                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2503                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2504                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) + 1.0_wp )
2505                 ENDDO
2506              ENDIF
2507
2508          CASE ( 'usm_surfcat' )
2509!--           surface category
2510              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2511                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2512                    i = surf_usm_h%i(m)
2513                    j = surf_usm_h%j(m)
2514                    k = surf_usm_h%k(m)
2515                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surface_types(m)
2516                 ENDDO
2517              ELSE
2518                 l = idsidx
2519                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2520                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2521                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2522                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2523                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surface_types(m)
2524                 ENDDO
2525              ENDIF
2526             
2527          CASE ( 'usm_surfalb' )
2528!--           surface albedo, weighted average
2529              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2530                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2531                    i = surf_usm_h%i(m)
2532                    j = surf_usm_h%j(m)
2533                    k = surf_usm_h%k(m)
2534                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)     *     &
2535                                     surf_usm_h%albedo(ind_veg_wall,m)  +      &
2536                                     surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)    *     &
2537                                     surf_usm_h%albedo(ind_pav_green,m) +      &
2538                                     surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)      *     &
2539                                     surf_usm_h%albedo(ind_wat_win,m)
2540                 ENDDO
2541              ELSE
2542                 l = idsidx
2543                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2544                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2545                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2546                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2547                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)     *  &
2548                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_veg_wall,m)  +   &
2549                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)    *  &
2550                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_pav_green,m) +   &
2551                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)      *  &
2552                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_wat_win,m)
2553                 ENDDO
2554              ENDIF
2555             
2556          CASE ( 'usm_surfemis' )
2557!--           surface emissivity, weighted average
2558              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2559                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2560                    i = surf_usm_h%i(m)
2561                    j = surf_usm_h%j(m)
2562                    k = surf_usm_h%k(m)
2563                    temp_pf(k,j,i) =  surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)      *   &
2564                                      surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  + &
2565                                      surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)     *   &
2566                                      surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) + &
2567                                      surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)       *   &
2568                                      surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)
2569                 ENDDO
2570              ELSE
2571                 l = idsidx
2572                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2573                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2574                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2575                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2576                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)       *&
2577                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m) +&
2578                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)      *&
2579                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m)+&
2580                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)        *&
2581                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)
2582                 ENDDO
2583              ENDIF
2584
2585          CASE ( 'usm_surfwintrans' )
2586!--           transmissivity window tiles
2587              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2588                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2589                    i = surf_usm_h%i(m)
2590                    j = surf_usm_h%j(m)
2591                    k = surf_usm_h%k(m)
2592                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%transmissivity(m)
2593                 ENDDO
2594              ELSE
2595                 l = idsidx
2596                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2597                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2598                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2599                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2600                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%transmissivity(m)
2601                 ENDDO
2602              ENDIF
2603
2604          CASE ( 'usm_skyvf' )
2605!--           sky view factor
2606              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2607                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2608                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvf(isurf)
2609                 ENDIF
2610              ENDDO
2611             
2612          CASE ( 'usm_skyvft' )
2613!--           sky view factor
2614              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2615                 IF ( surfl(id,isurf) == ids )  THEN
2616                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvft(isurf)
2617                 ENDIF
2618              ENDDO
2619
2620!
2621!-- Not adjusted so far             
2622          CASE ( 'usm_svf', 'usm_dif' )
2623!--           shape view factors or iradiance factors to selected surface
2624              IF ( TRIM(var)=='usm_svf' )  THEN
2625                  k = 1
2626              ELSE
2627                  k = 2
2628              ENDIF
2629              DO isvf = 1, nsvfl
2630                  isurflt = svfsurf(1, isvf)
2631                  isurfs = svfsurf(2, isvf)
2632                             
2633                  IF ( surf(ix,isurfs) == is  .AND.  surf(iy,isurfs) == js  .AND.       &
2634                       surf(iz,isurfs) == ks  .AND.  surf(id,isurfs) == idsint )  THEN
2635  !--                 correct source surface
2636                      temp_pf(surfl(iz,isurflt),surfl(iy,isurflt),surfl(ix,isurflt)) = svf(k,isvf)
2637                  ENDIF
2638              ENDDO
2639
2640          CASE ( 'usm_rad_net' )
2641!--           array of complete radiation balance
2642              IF ( av == 0 )  THEN
2643                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2644                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2645                       i = surf_usm_h%i(m)
2646                       j = surf_usm_h%j(m)
2647                       k = surf_usm_h%k(m)
2648                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_l(m)
2649                    ENDDO
2650                 ELSE
2651                    l = idsidx
2652                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2653                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2654                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2655                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2656                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
2657                    ENDDO
2658                 ENDIF
2659              ELSE
2660                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2661                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2662                       i = surf_usm_h%i(m)
2663                       j = surf_usm_h%j(m)
2664                       k = surf_usm_h%k(m)
2665                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_av(m)
2666                    ENDDO
2667                 ELSE
2668                    l = idsidx
2669                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2670                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2671                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2672                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2673                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_av(m)
2674                    ENDDO
2675                 ENDIF
2676              ENDIF
2677
2678          CASE ( 'usm_rad_insw' )
2679!--           array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2680              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2681                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2682                   IF ( av == 0 )  THEN
2683                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw(isurf)
2684                   ELSE
2685                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw_av(isurf)
2686                   ENDIF
2687                 ENDIF
2688              ENDDO
2689
2690          CASE ( 'usm_rad_inlw' )
2691!--           array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
2692              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2693                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2694                   IF ( av == 0 )  THEN
2695                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf)
2696                   ELSE
2697                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw_av(isurf)
2698                   ENDIF
2699                 ENDIF
2700              ENDDO
2701
2702          CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
2703!--           array of direct sw radiation falling to surface from sun
2704              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2705                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2706                   IF ( av == 0 )  THEN
2707                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir(isurf)
2708                   ELSE
2709                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir_av(isurf)
2710                   ENDIF
2711                 ENDIF
2712              ENDDO
2713
2714          CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
2715!--           array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2716              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2717                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2718                   IF ( av == 0 )  THEN
2719                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif(isurf)
2720                   ELSE
2721                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif_av(isurf)
2722                   ENDIF
2723                 ENDIF
2724              ENDDO
2725
2726          CASE ( 'usm_rad_inswref' )
2727!--           array of sw radiation falling to surface from reflections
2728              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2729                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2730                   IF ( av == 0 )  THEN
2731                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = &
2732                       surfinsw(isurf) - surfinswdir(isurf) - surfinswdif(isurf)
2733                   ELSE
2734                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswref_av(isurf)
2735                   ENDIF
2736                 ENDIF
2737              ENDDO
2738
2739          CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
2740!--           array of difusion lw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2741              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2742                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2743                   IF ( av == 0 )  THEN
2744                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif(isurf)
2745                   ELSE
2746                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif_av(isurf)
2747                   ENDIF
2748                 ENDIF
2749              ENDDO
2750
2751          CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
2752!--           array of lw radiation falling to surface from reflections
2753              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2754                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2755                   IF ( av == 0 )  THEN
2756                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf) - surfinlwdif(isurf)
2757                   ELSE
2758                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwref_av(isurf)
2759                   ENDIF
2760                 ENDIF
2761              ENDDO
2762
2763          CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2764!--           array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2765              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2766                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2767                   IF ( av == 0 )  THEN
2768                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw(isurf)
2769                   ELSE
2770                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw_av(isurf)
2771                   ENDIF
2772                 ENDIF
2773              ENDDO
2774
2775          CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2776!--           array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2777              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2778                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2779                   IF ( av == 0 )  THEN
2780                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw(isurf)
2781                   ELSE
2782                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw_av(isurf)
2783                   ENDIF
2784                 ENDIF
2785              ENDDO
2786
2787          CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2788!--           average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2789              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2790                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2791                   IF ( av == 0 )  THEN
2792                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins(isurf)
2793                   ELSE
2794                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins_av(isurf)
2795                   ENDIF
2796                 ENDIF
2797              ENDDO
2798
2799          CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2800!--           average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2801              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2802                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2803                   IF ( av == 0 )  THEN
2804                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl(isurf)
2805                   ELSE
2806                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl_av(isurf)
2807                   ENDIF
2808                 ENDIF
2809              ENDDO
2810 
2811          CASE ( 'usm_rad_hf' )
2812!--           array of heat flux from radiation for surfaces after all reflections
2813              IF ( av == 0 )  THEN
2814                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2815                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2816                       i = surf_usm_h%i(m)
2817                       j = surf_usm_h%j(m)
2818                       k = surf_usm_h%k(m)
2819                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf(m)
2820                    ENDDO
2821                 ELSE
2822                    l = idsidx
2823                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2824                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2825                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2826                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2827                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf(m)
2828                    ENDDO
2829                 ENDIF
2830              ELSE
2831                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2832                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2833                       i = surf_usm_h%i(m)
2834                       j = surf_usm_h%j(m)
2835                       k = surf_usm_h%k(m)
2836                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf_av(m)
2837                    ENDDO
2838                 ELSE
2839                    l = idsidx
2840                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2841                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2842                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2843                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2844                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf_av(m)
2845                    ENDDO
2846                 ENDIF
2847              ENDIF
2848 
2849          CASE ( 'usm_wshf' )
2850!--           array of sensible heat flux from surfaces
2851              IF ( av == 0 )  THEN
2852                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2853                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2854                       i = surf_usm_h%i(m)
2855                       j = surf_usm_h%j(m)
2856                       k = surf_usm_h%k(m)
2857                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb(m)
2858                    ENDDO
2859                 ELSE
2860                    l = idsidx
2861                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2862                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2863                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2864                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2865                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
2866                    ENDDO
2867                 ENDIF
2868              ELSE
2869                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2870                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2871                       i = surf_usm_h%i(m)
2872                       j = surf_usm_h%j(m)
2873                       k = surf_usm_h%k(m)
2874                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb_av(m)
2875                    ENDDO
2876                 ELSE
2877                    l = idsidx
2878                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2879                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2880                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2881                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2882                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m)
2883                    ENDDO
2884                 ENDIF
2885              ENDIF
2886
2887
2888          CASE ( 'usm_wghf' )
2889!--           array of heat flux from ground (land, wall, roof)
2890              IF ( av == 0 )  THEN
2891                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2892                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2893                       i = surf_usm_h%i(m)
2894                       j = surf_usm_h%j(m)
2895                       k = surf_usm_h%k(m)
2896                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb(m)
2897                    ENDDO
2898                 ELSE
2899                    l = idsidx
2900                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2901                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2902                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2903                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2904                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
2905                    ENDDO
2906                 ENDIF
2907              ELSE
2908                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2909                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2910                       i = surf_usm_h%i(m)
2911                       j = surf_usm_h%j(m)
2912                       k = surf_usm_h%k(m)
2913                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_av(m)
2914                    ENDDO
2915                 ELSE
2916                    l = idsidx
2917                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2918                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2919                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2920                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2921                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m)
2922                    ENDDO
2923                 ENDIF
2924              ENDIF
2925
2926          CASE ( 'usm_wghf_window' )
2927!--           array of heat flux from window ground (land, wall, roof)
2928
2929              IF ( av == 0 )  THEN
2930                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2931                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2932                       i = surf_usm_h%i(m)
2933                       j = surf_usm_h%j(m)
2934                       k = surf_usm_h%k(m)
2935                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
2936                    ENDDO
2937                 ELSE
2938                    l = idsidx
2939                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2940                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2941                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2942                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2943                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
2944                    ENDDO
2945                 ENDIF
2946              ELSE
2947                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2948                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2949                       i = surf_usm_h%i(m)
2950                       j = surf_usm_h%j(m)
2951                       k = surf_usm_h%k(m)
2952                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m)
2953                    ENDDO
2954                 ELSE
2955                    l = idsidx
2956                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2957                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2958                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2959                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2960                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m)
2961                    ENDDO
2962                 ENDIF
2963              ENDIF
2964
2965          CASE ( 'usm_wghf_green' )
2966!--           array of heat flux from green ground (land, wall, roof)
2967
2968              IF ( av == 0 )  THEN
2969                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2970                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2971                       i = surf_usm_h%i(m)
2972                       j = surf_usm_h%j(m)
2973                       k = surf_usm_h%k(m)
2974                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
2975                    ENDDO
2976                 ELSE
2977                    l = idsidx
2978                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2979                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2980                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2981                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2982                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
2983                    ENDDO
2984                 ENDIF
2985              ELSE
2986                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2987                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2988                       i = surf_usm_h%i(m)
2989                       j = surf_usm_h%j(m)
2990                       k = surf_usm_h%k(m)
2991                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m)
2992                    ENDDO
2993                 ELSE
2994                    l = idsidx
2995                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2996                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2997                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2998                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2999                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m)
3000                    ENDDO
3001                 ENDIF
3002              ENDIF
3003
3004          CASE ( 'usm_iwghf' )
3005!--           array of heat flux from indoor ground (land, wall, roof)
3006              IF ( av == 0 )  THEN
3007                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3008                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3009                       i = surf_usm_h%i(m)
3010                       j = surf_usm_h%j(m)
3011                       k = surf_usm_h%k(m)
3012                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
3013                    ENDDO
3014                 ELSE
3015                    l = idsidx
3016                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3017                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3018                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3019                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3020                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
3021                    ENDDO
3022                 ENDIF
3023              ELSE
3024                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3025                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3026                       i = surf_usm_h%i(m)
3027                       j = surf_usm_h%j(m)
3028                       k = surf_usm_h%k(m)
3029                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_av(m)
3030                    ENDDO
3031                 ELSE
3032                    l = idsidx
3033                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3034                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3035                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3036                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3037                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m)
3038                    ENDDO
3039                 ENDIF
3040              ENDIF
3041
3042          CASE ( 'usm_iwghf_window' )
3043!--           array of heat flux from indoor window ground (land, wall, roof)
3044
3045              IF ( av == 0 )  THEN
3046                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3047                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3048                       i = surf_usm_h%i(m)
3049                       j = surf_usm_h%j(m)
3050                       k = surf_usm_h%k(m)
3051                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
3052                    ENDDO
3053                 ELSE
3054                    l = idsidx
3055                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3056                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3057                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3058                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3059                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
3060                    ENDDO
3061                 ENDIF
3062              ELSE
3063                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3064                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3065                       i = surf_usm_h%i(m)
3066                       j = surf_usm_h%j(m)
3067                       k = surf_usm_h%k(m)
3068                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m)
3069                    ENDDO
3070                 ELSE
3071                    l = idsidx
3072                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3073                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3074                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3075                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3076                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m)
3077                    ENDDO
3078                 ENDIF
3079              ENDIF
3080             
3081          CASE ( 'usm_t_surf' )
3082!--           surface temperature for surfaces
3083              IF ( av == 0 )  THEN
3084                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3085                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3086                       i = surf_usm_h%i(m)
3087                       j = surf_usm_h%j(m)
3088                       k = surf_usm_h%k(m)
3089                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_h(m)
3090                    ENDDO
3091                 ELSE
3092                    l = idsidx
3093                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3094                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3095                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3096                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3097                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_v(l)%t(m)
3098                    ENDDO
3099                 ENDIF
3100              ELSE
3101                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3102                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3103                       i = surf_usm_h%i(m)
3104                       j = surf_usm_h%j(m)
3105                       k = surf_usm_h%k(m)
3106                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_av(m)
3107                    ENDDO
3108                 ELSE
3109                    l = idsidx
3110                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3111                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3112                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3113                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3114                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_av(m)
3115                    ENDDO
3116                 ENDIF
3117              ENDIF
3118             
3119          CASE ( 'usm_t_surf_window' )
3120!--           surface temperature for window surfaces
3121
3122              IF ( av == 0 )  THEN
3123                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3124                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3125                       i = surf_usm_h%i(m)
3126                       j = surf_usm_h%j(m)
3127                       k = surf_usm_h%k(m)
3128                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_h(m)
3129                    ENDDO
3130                 ELSE
3131                    l = idsidx
3132                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3133                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3134                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3135                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3136                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_v(l)%t(m)
3137                    ENDDO
3138                 ENDIF
3139
3140              ELSE
3141                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3142                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3143                       i = surf_usm_h%i(m)
3144                       j = surf_usm_h%j(m)
3145                       k = surf_usm_h%k(m)
3146                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_window_av(m)
3147                    ENDDO
3148                 ELSE
3149                    l = idsidx
3150                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3151                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3152                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3153                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3154                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m)
3155                    ENDDO
3156
3157                 ENDIF
3158
3159              ENDIF
3160
3161          CASE ( 'usm_t_surf_green' )
3162!--           surface temperature for green surfaces
3163
3164              IF ( av == 0 )  THEN
3165                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3166                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3167                       i = surf_usm_h%i(m)
3168                       j = surf_usm_h%j(m)
3169                       k = surf_usm_h%k(m)
3170                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_h(m)
3171                    ENDDO
3172                 ELSE
3173                    l = idsidx
3174                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3175                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3176                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3177                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3178                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_v(l)%t(m)
3179                    ENDDO
3180                 ENDIF
3181
3182              ELSE
3183                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3184                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3185                       i = surf_usm_h%i(m)
3186                       j = surf_usm_h%j(m)
3187                       k = surf_usm_h%k(m)
3188                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_green_av(m)
3189                    ENDDO
3190                 ELSE
3191                    l = idsidx
3192                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3193                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3194                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3195                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3196                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m)
3197                    ENDDO
3198
3199                 ENDIF
3200
3201              ENDIF
3202
3203          CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
3204!--           near surface temperature for whole surfaces
3205
3206              IF ( av == 0 )  THEN
3207                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3208                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3209                       i = surf_usm_h%i(m)
3210                       j = surf_usm_h%j(m)
3211                       k = surf_usm_h%k(m)
3212                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_h(m)
3213                    ENDDO
3214                 ELSE
3215                    l = idsidx
3216                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3217                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3218                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3219                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3220                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_v(l)%t(m)
3221                    ENDDO
3222                 ENDIF
3223
3224              ELSE
3225                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3226                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3227                       i = surf_usm_h%i(m)
3228                       j = surf_usm_h%j(m)
3229                       k = surf_usm_h%k(m)
3230                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m)
3231                    ENDDO
3232                 ELSE
3233                    l = idsidx
3234                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3235                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3236                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3237                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3238                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m)
3239                    ENDDO
3240
3241                 ENDIF
3242
3243              ENDIF
3244
3245             
3246          CASE ( 'usm_t_wall' )
3247!--           wall temperature for  iwl layer of walls and land
3248              IF ( av == 0 )  THEN
3249                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3250                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3251                       i = surf_usm_h%i(m)
3252                       j = surf_usm_h%j(m)
3253                       k = surf_usm_h%k(m)
3254                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_h(iwl,m)
3255                    ENDDO
3256                 ELSE
3257                    l = idsidx
3258                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3259                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3260                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3261                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3262                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_v(l)%t(iwl,m)
3263                    ENDDO
3264                 ENDIF
3265              ELSE
3266                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3267                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3268                       i = surf_usm_h%i(m)
3269                       j = surf_usm_h%j(m)
3270                       k = surf_usm_h%k(m)
3271                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m)
3272                    ENDDO
3273                 ELSE
3274                    l = idsidx
3275                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3276                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3277                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3278                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3279                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m)
3280                    ENDDO
3281                 ENDIF
3282              ENDIF
3283             
3284          CASE ( 'usm_t_window' )
3285!--           window temperature for iwl layer of walls and land
3286              IF ( av == 0 )  THEN
3287                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3288                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3289                       i = surf_usm_h%i(m)
3290                       j = surf_usm_h%j(m)
3291                       k = surf_usm_h%k(m)
3292                       temp_pf(k,j,i) = t_window_h(iwl,m)
3293                    ENDDO
3294                 ELSE
3295                    l = idsidx
3296                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3297                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3298                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3299                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3300                       temp_pf(k,j,i) = t_window_v(l)%t(iwl,m)
3301                    ENDDO
3302                 ENDIF
3303              ELSE
3304                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3305                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3306                       i = surf_usm_h%i(m)
3307                       j = surf_usm_h%j(m)
3308                       k = surf_usm_h%k(m)
3309                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_window_av(iwl,m)
3310                    ENDDO
3311                 ELSE
3312                    l = idsidx
3313                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3314                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3315                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3316                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3317                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m)
3318                    ENDDO
3319                 ENDIF
3320              ENDIF
3321
3322          CASE ( 'usm_t_green' )
3323!--           green temperature for  iwl layer of walls and land
3324              IF ( av == 0 )  THEN
3325                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3326                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3327                       i = surf_usm_h%i(m)
3328                       j = surf_usm_h%j(m)
3329                       k = surf_usm_h%k(m)
3330                       temp_pf(k,j,i) = t_green_h(iwl,m)
3331                    ENDDO
3332                 ELSE
3333                    l = idsidx
3334                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3335                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3336                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3337                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3338                       temp_pf(k,j,i) = t_green_v(l)%t(iwl,m)
3339                    ENDDO
3340                 ENDIF
3341              ELSE
3342                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3343                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3344                       i = surf_usm_h%i(m)
3345                       j = surf_usm_h%j(m)
3346                       k = surf_usm_h%k(m)
3347                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_green_av(iwl,m)
3348                    ENDDO
3349                 ELSE
3350                    l = idsidx
3351                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3352                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3353                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3354                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3355                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m)
3356                    ENDDO
3357                 ENDIF
3358              ENDIF
3359
3360             
3361          CASE DEFAULT
3362              found = .FALSE.
3363             
3364        END SELECT
3365
3366!
3367!--     Rearrange dimensions for NetCDF output
3368!--     FIXME: this may generate FPE overflow upon conversion from DP to SP
3369        DO  j = nys, nyn
3370            DO  i = nxl, nxr
3371                DO  k = nzb_do, nzt_do
3372                    local_pf(i,j,k) = temp_pf(k,j,i)
3373                ENDDO
3374            ENDDO
3375        ENDDO
3376       
3377    END SUBROUTINE usm_data_output_3d
3378   
3379
3380!------------------------------------------------------------------------------!
3381!
3382! Description:
3383! ------------
3384!> Soubroutine defines appropriate grid for netcdf variables.
3385!> It is called out from subroutine netcdf.
3386!------------------------------------------------------------------------------!
3387    SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
3388   
3389        IMPLICIT NONE
3390
3391        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable    !<
3392        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
3393        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
3394        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
3395        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
3396
3397        CHARACTER (len=varnamelength)  :: var
3398
3399        var = TRIM(variable)
3400        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.          &
3401             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.      &
3402             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR.   &
3403             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR.   &
3404             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.       &
3405             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.       &
3406             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                               &
3407             var(1:9) == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_'  .OR.                   &
3408             var(1:16) == 'usm_wghf_window_'  .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.      &
3409             var(1:10) == 'usm_iwghf_'  .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.          &
3410             var(1:10) == 'usm_t_surf'  .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall'  .OR.               &
3411             var(1:17) == 'usm_t_surf_window'  .OR.  var(1:12) == 'usm_t_window'  .OR.      &
3412             var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                          &
3413             var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm' .OR.                                            &
3414             var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.                     & 
3415             var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.                  &
3416             var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.            &
3417             var(1:16) == 'usm_surfwintrans'  .OR.                                          &
3418             var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' ) THEN
3419
3420            found = .TRUE.
3421            grid_x = 'x'
3422            grid_y = 'y'
3423            grid_z = 'zu'
3424        ELSE
3425            found  = .FALSE.
3426            grid_x = 'none'
3427            grid_y = 'none'
3428            grid_z = 'none'
3429        ENDIF
3430
3431    END SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid
3432   
3433
3434!------------------------------------------------------------------------------!
3435! Description:
3436! ------------
3437!> Initialization of the wall surface model
3438!------------------------------------------------------------------------------!
3439    SUBROUTINE usm_init_material_model
3440
3441        IMPLICIT NONE
3442
3443        INTEGER(iwp) ::  k, l, m            !< running indices
3444       
3445        CALL location_message( '    initialization of wall surface model', .TRUE. )
3446       
3447!--     Calculate wall grid spacings.
3448!--     Temperature is defined at the center of the wall layers,
3449!--     whereas gradients/fluxes are defined at the edges (_stag)     
3450!--     apply for all particular surface grids. First for horizontal surfaces
3451        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3452
3453           surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)
3454           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3455               surf_usm_h%dz_wall(k,m) = surf_usm_h%zw(k,m) -                  &
3456                                         surf_usm_h%zw(k-1,m)
3457           ENDDO
3458           surf_usm_h%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)
3459           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3460               surf_usm_h%dz_window(k,m) = surf_usm_h%zw_window(k,m) -         &
3461                                         surf_usm_h%zw_window(k-1,m)
3462           ENDDO
3463           surf_usm_h%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)
3464           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3465               surf_usm_h%dz_green(k,m) = surf_usm_h%zw_green(k,m) -           &
3466                                         surf_usm_h%zw_green(k-1,m)
3467           ENDDO
3468           
3469           surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3470
3471           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3472               surf_usm_h%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                          &
3473                           surf_usm_h%dz_wall(k+1,m) + surf_usm_h%dz_wall(k,m) )
3474           ENDDO
3475           surf_usm_h%dz_wall_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3476           
3477           surf_usm_h%dz_window(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3478
3479           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3480               surf_usm_h%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                        &
3481                           surf_usm_h%dz_window(k+1,m) + surf_usm_h%dz_window(k,m) )
3482           ENDDO
3483           surf_usm_h%dz_window_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3484
3485           surf_usm_h%dz_green(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3486
3487           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3488               surf_usm_h%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                         &
3489                           surf_usm_h%dz_green(k+1,m) + surf_usm_h%dz_green(k,m) )
3490           ENDDO
3491           surf_usm_h%dz_green_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3492        ENDDO
3493        surf_usm_h%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall
3494        surf_usm_h%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall_stag
3495        surf_usm_h%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window
3496        surf_usm_h%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window_stag
3497        surf_usm_h%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green
3498        surf_usm_h%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green_stag
3499!       
3500!--     For vertical surfaces
3501        DO  l = 0, 3
3502           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3503              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)
3504              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3505                  surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) = surf_usm_v(l)%zw(k,m) -         &
3506                                               surf_usm_v(l)%zw(k-1,m)
3507              ENDDO
3508              surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)
3509              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3510                  surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(k,m) - &
3511                                               surf_usm_v(l)%zw_window(k-1,m)
3512              ENDDO
3513              surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)
3514              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3515                  surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(k,m) - &
3516                                               surf_usm_v(l)%zw_green(k-1,m)
3517              ENDDO
3518           
3519              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall+1,m) =                            &
3520                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3521
3522              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3523                  surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3524                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k+1,m) + &
3525                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) )
3526              ENDDO
3527              surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzt_wall,m) =                         &
3528                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3529              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall+1,m) =                            &
3530                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3531
3532              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3533                  surf_usm_v(l)%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3534                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k+1,m) + &
3535                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) )
3536              ENDDO
3537              surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzt_wall,m) =                         &
3538                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3539              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall+1,m) =                            &
3540                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3541
3542              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3543                  surf_usm_v(l)%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3544                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k+1,m) + &
3545                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) )
3546              ENDDO
3547              surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzt_wall,m) =                         &
3548                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3549           ENDDO
3550           surf_usm_v(l)%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall
3551           surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall_stag
3552           surf_usm_v(l)%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window
3553           surf_usm_v(l)%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window_stag
3554           surf_usm_v(l)%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green
3555           surf_usm_v(l)%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green_stag
3556        ENDDO     
3557
3558       
3559        CALL location_message( '    wall structures filed out', .TRUE. )
3560
3561        CALL location_message( '    initialization of wall surface model finished', .TRUE. )
3562
3563    END SUBROUTINE usm_init_material_model
3564
3565 
3566!------------------------------------------------------------------------------!
3567! Description:
3568! ------------
3569!> Initialization of the urban surface model
3570!------------------------------------------------------------------------------!
3571    SUBROUTINE usm_init_urban_surface
3572
3573        USE arrays_3d,                                                         &
3574            ONLY:  zw
3575
3576        USE netcdf_data_input_mod,                                             &
3577            ONLY:  building_pars_f, building_type_f, terrain_height_f
3578   
3579        IMPLICIT NONE
3580
3581        INTEGER(iwp) ::  i                   !< loop index x-dirction
3582        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall       !< index in input list for wall emissivity
3583        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green      !< index in input list for green emissivity
3584        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win        !< index in input list for window emissivity
3585        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w    !< index in input list for green fraction on wall
3586        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r    !< index in input list for green fraction on roof
3587        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1             !< index in input list for heat capacity at first wall layer
3588        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2             !< index in input list for heat capacity at second wall layer
3589        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3             !< index in input list for heat capacity at third wall layer
3590        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r           !< index in input list for LAI on roof
3591        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w           !< index in input list for LAI on wall
3592        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1             !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer
3593        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2             !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer
3594        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3             !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer
3595        INTEGER(iwp) ::  ind_trans           !< index in input list for window transmissivity
3596        INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac       !< index in input list for wall fraction
3597        INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac        !< index in input list for window fraction
3598        INTEGER(iwp) ::  ind_z0              !< index in input list for z0
3599        INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh            !< index in input list for z0h / z0q
3600        INTEGER(iwp) ::  j                   !< loop index y-dirction
3601        INTEGER(iwp) ::  k                   !< loop index z-dirction
3602        INTEGER(iwp) ::  l                   !< loop index surface orientation
3603        INTEGER(iwp) ::  m                   !< loop index surface element
3604        INTEGER(iwp) ::  st                  !< dummy 
3605
3606        REAL(wp)     ::  c, d, tin, twin
3607        REAL(wp)     ::  ground_floor_level_l         !< local height of ground floor level
3608        REAL(wp)     ::  z_agl                        !< height above ground
3609        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt)   ::  exn        !< value of the Exner function in layers
3610
3611!
3612!-- NOPOINTER version not implemented yet
3613#if defined( __nopointer )
3614    message_string = 'The urban surface module only runs with POINTER version'
3615    CALL message( 'urban_surface_mod', 'PA0452', 1, 2, 0, 6, 0 )
3616#endif
3617
3618        CALL cpu_log( log_point_s(78), 'usm_init', 'start' )
3619!--     surface forcing have to be disabled for LSF
3620!--     in case of enabled urban surface module
3621        IF ( large_scale_forcing )  THEN
3622            lsf_surf = .FALSE.
3623        ENDIF
3624
3625!
3626!--     Flag surface elements belonging to the ground floor level. Therefore,
3627!--     use terrain height array from file, if available. This flag is later used
3628!--     to control initialization of surface attributes.
3629        surf_usm_h%ground_level = .FALSE. 
3630        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3631           i = surf_usm_h%i(m)
3632           j = surf_usm_h%j(m)
3633           k = surf_usm_h%k(m)
3634!
3635!--        Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3636!--        use default value.
3637           ground_floor_level_l = ground_floor_level
3638           IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3639              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                    &
3640                   building_pars_f%fill )  &
3641                 ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)         
3642           ENDIF
3643!
3644!--        Determine height of surface element above ground level
3645           IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3646              z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j,i)
3647           ELSE
3648              z_agl = zw(k)
3649           ENDIF
3650!
3651!--        Set flag for ground level
3652           IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3653              surf_usm_h%ground_level(m) = .TRUE.
3654        ENDDO
3655
3656        DO  l = 0, 3
3657           surf_usm_v(l)%ground_level = .FALSE.
3658           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3659              i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
3660              j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
3661              k = surf_usm_v(l)%k(m)
3662!
3663!--           Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3664!--           use default value.
3665              ground_floor_level_l = ground_floor_level
3666              IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3667                 IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                 &
3668                      building_pars_f%fill ) &
3669                    ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)
3670              ENDIF
3671!
3672!--           Determine height of surface element above ground level. Please
3673!--           note, height of surface element is determined with respect to
3674!--           its height of the adjoing atmospheric grid point.
3675              IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3676                 z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j-surf_usm_v(l)%joff,    &
3677                                                      i-surf_usm_v(l)%ioff)
3678              ELSE
3679                 z_agl = zw(k)
3680              ENDIF
3681!
3682!--           Set flag for ground level
3683              IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3684                 surf_usm_v(l)%ground_level(m) = .TRUE.
3685
3686           ENDDO
3687        ENDDO
3688!
3689!--     Initialization of resistances.
3690        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3691           surf_usm_h%r_a(m)        = 50.0_wp
3692           surf_usm_h%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3693           surf_usm_h%r_a_window(m) = 50.0_wp
3694        ENDDO
3695        DO  l = 0, 3
3696           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3697              surf_usm_v(l)%r_a(m)        = 50.0_wp
3698              surf_usm_v(l)%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3699              surf_usm_v(l)%r_a_window(m) = 50.0_wp
3700           ENDDO
3701        ENDDO
3702!
3703!--     Initialize urban-type surface attribute. According to initialization in
3704!--     land-surface model, follow a 3-level approach.
3705!--     Level 1 - initialization via default attributes
3706        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3707!
3708!--        Now, all horizontal surfaces are roof surfaces (?)
3709           surf_usm_h%isroof_surf(m)   = .TRUE.
3710           surf_usm_h%surface_types(m) = roof_category         !< default category for root surface
3711!
3712!--        In order to distinguish between ground floor level and
3713!--        above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3714           ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3715                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3716           ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3717                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3718           ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3719                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3720           ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3721                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3722           ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3723                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3724           ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3725                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3726           ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3727                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3728           ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3729                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3730           ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3731                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3732           ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3733                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3734           ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3735                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3736           ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3737                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3738           ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3739                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3740           ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3741                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3742           ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3743                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3744           ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3745                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3746           ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3747                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3748           ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3749                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3750!
3751!--        Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3752           surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3753           surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3754           surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3755           surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3756
3757           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3758           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3759           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3760           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3761           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3762           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3763           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3764           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3765           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3766           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3767           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3768           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3769           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3770           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3771           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3772           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)
3773           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3774           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3775           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3776           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3777           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3778           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3779           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3780           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3781
3782           surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3783           surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3784!
3785!--        emissivity of wall-, green- and window fraction
3786           surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3787           surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3788           surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3789
3790           surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3791
3792           surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3793           surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3794           surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3795!
3796!--        albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
3797           surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type)  )
3798           surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3799           surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type)   )
3800
3801           surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3802           surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3803           surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3804           surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3805           
3806           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3807           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3808           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3809           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3810           
3811           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3812           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3813           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3814           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3815
3816           surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3817           surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type) 
3818           surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3819           surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type) 
3820           surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3821           surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type) 
3822
3823        ENDDO
3824
3825        DO  l = 0, 3
3826           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3827
3828              surf_usm_v(l)%surface_types(m) = wall_category         !< default category for root surface
3829!
3830!--           In order to distinguish between ground floor level and
3831!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3832              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3833                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3834              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3835                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3836              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3837                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3838              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3839                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3840              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3841                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3842              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3843                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3844              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3845                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3846              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3847                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3848              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3849                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3850              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3851                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3852              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3853                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3854              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3855                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3856              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3857                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3858              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3859                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3860              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3861                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3862              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
3863                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3864              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3865                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3866              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3867                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3868
3869!
3870!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3871              surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)   = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3872              surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)  = building_pars(ind_green_frac_w,building_type) 
3873              surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)    = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3874              surf_usm_v(l)%lai(m)                 = building_pars(ind_lai_w,building_type) 
3875
3876              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3877              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3878              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3879              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3880             
3881              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3882              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3883              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3884              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3885             
3886              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3887              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3888              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3889              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3890
3891              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3892              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3893              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3894              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3895             
3896              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3897              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3898              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3899              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3900
3901              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3902              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3903              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3904              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3905
3906              surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3907              surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3908!
3909!--           emissivity of wall-, green- and window fraction
3910              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3911              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3912              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3913
3914              surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3915
3916              surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3917              surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3918              surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3919
3920              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type) )
3921              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3922              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type) )
3923
3924              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3925              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3926              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3927              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3928             
3929              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3930              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3931              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3932              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3933
3934              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3935              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3936              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3937              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3938
3939              surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3940              surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type)
3941              surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3942              surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type)
3943              surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3944              surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type)
3945
3946           ENDDO
3947        ENDDO
3948!
3949!--     Level 2 - initialization via building type read from file
3950        IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3951           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3952              i = surf_usm_h%i(m)
3953              j = surf_usm_h%j(m)
3954!
3955!--           For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
3956              st = building_type_f%var(j,i)
3957              IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
3958
3959!
3960!--              In order to distinguish between ground floor level and
3961!--              above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3962                 ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3963                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3964                 ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3965                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3966                 ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3967                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3968                 ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3969                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3970                 ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3971                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3972                 ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3973                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3974                 ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3975                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3976                 ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3977                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3978                 ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3979                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3980                 ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3981                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3982                 ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3983                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3984                 ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3985                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3986                 ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3987                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3988                 ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3989                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3990                 ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3991                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3992                 ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3993                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3994                 ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3995                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3996                 ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3997                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3998
3999!
4000!--              Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4001                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4002                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4003                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st) 
4004                 surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4005
4006                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4007                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4008                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4009                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4010                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4011                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4012                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4013                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4014                 
4015                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4016                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4017                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4018                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4019                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4020                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4021                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4022                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4023               
4024                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4025                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4026                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4027                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4028                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4029                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4030                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4031                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4032
4033                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4034                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4035!
4036!--              emissivity of wall-, green- and window fraction
4037                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4038                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4039                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4040
4041                 surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4042
4043                 surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4044                 surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4045                 surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4046!
4047!--              albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
4048                 surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4049                 surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4050                 surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4051
4052                 surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4053                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4054                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4055                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4056                 
4057                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4058                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4059                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4060                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4061
4062                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4063                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4064                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4065                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4066
4067                 surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4068                 surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st)
4069                 surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4070                 surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st)
4071                 surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4072                 surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st)
4073
4074              ENDIF
4075           ENDDO
4076
4077           DO  l = 0, 3
4078              DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
4079                 i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
4080                 j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
4081!
4082!--              For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4083
4084                 st = building_type_f%var(j,i)
4085                 IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4086
4087!
4088!--                 In order to distinguish between ground floor level and
4089!--                 above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4090                    ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4091                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4092                    ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4093                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4094                    ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4095                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4096                    ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4097                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4098                    ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4099                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4100                    ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4101                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4102                    ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4103                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4104                    ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4105                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4106                    ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4107                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4108                    ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4109                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4110                    ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4111                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4112                    ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4113                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4114                    ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4115                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4116                    ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4117                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4118                    ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4119                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4120                    ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4121                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4122                    ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4123                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4124                    ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4125                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4126
4127!
4128!--                 Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4129                    surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4130                    surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_w,st) 
4131                    surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st)   
4132                    surf_usm_v(l)%lai(m)                = building_pars(ind_lai_w,st) 
4133
4134                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4135                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4136                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4137                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4138                   
4139                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4140                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4141                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4142                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4143                   
4144                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4145                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4146                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4147                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4148
4149                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4150                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4151                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4152                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4153                   
4154                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4155                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4156                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4157                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4158                   
4159                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4160                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4161                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4162                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4163
4164                    surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4165                    surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4166!
4167!--                 emissivity of wall-, green- and window fraction
4168                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4169                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4170                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4171
4172                    surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4173
4174                    surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4175                    surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4176                    surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4177
4178                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4179                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4180                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4181
4182                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4183                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4184                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4185                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4186                   
4187                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4188                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4189                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4190                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4191                   
4192                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4193                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4194                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4195                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4196
4197                    surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4198                    surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st) 
4199                    surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4200                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st) 
4201                    surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4202                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st) 
4203
4204
4205                 ENDIF
4206              ENDDO
4207           ENDDO
4208        ENDIF
4209
4210!
4211!--     Level 3 - initialization via building_pars read from file
4212        IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
4213           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4214              i = surf_usm_h%i(m)
4215              j = surf_usm_h%j(m)
4216
4217!
4218!--           In order to distinguish between ground floor level and
4219!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4220              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4221                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4222              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4223                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4224              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4225                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4226              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4227                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4228              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4229                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4230              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4231                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4232              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4233                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4234              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4235                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4236              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4237                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4238              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4239                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4240              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4241                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4242              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4243                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4244              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4245                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4246              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4247                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4248              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4249                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4250              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
4251                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4252              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4253                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4254              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4255                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4256
4257!
4258!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4259              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4260                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i)   
4261              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4262                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) 
4263              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )     & 
4264                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i)
4265
4266 
4267              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i) /= building_pars_f%fill )        &
4268                 surf_usm_h%lai(m)             = building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i)
4269
4270              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4271                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4272                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4273              ENDIF
4274              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4275                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4276              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4277                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4278              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4279                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4280                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4281              ENDIF
4282              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4283                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4284              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4285                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4286              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4287                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4288                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4289              ENDIF
4290              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4291                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4292              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4293                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4294
4295              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4296                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4297                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4298              ENDIF
4299              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4300                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4301              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4302                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4303              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4304                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4305                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4306              ENDIF
4307              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4308                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4309              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4310                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4311              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4312                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4313                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4314              ENDIF
4315              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4316                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4317              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4318                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4319
4320              IF ( building_pars_f%pars_xy(12,j,i) /= building_pars_f%fill )         & 
4321                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars_f%pars_xy(12,j,i)   
4322              IF ( building_pars_f%pars_xy(13,j,i) /= building_pars_f%fill )         & 
4323                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars_f%pars_xy(13,j,i)   
4324
4325              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4326                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i)
4327              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_green,j,i) /= building_pars_f%fill )& 
4328                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_emis_green,j,i)
4329