source: palm/trunk/SOURCE/urban_surface_mod.f90 @ 3203

Last change on this file since 3203 was 3203, checked in by suehring, 3 years ago

Revise bulk parameter for emissivity at ground-floor level

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 432.6 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 3203 2018-08-23 10:48:36Z suehring $
30! Revise bulk parameter for emissivity at ground-floor level
31!
32! 3196 2018-08-13 12:26:14Z maronga
33! Added maximum aerodynamic resistance of 300 for horiztonal surfaces.
34!
35! 3176 2018-07-26 17:12:48Z suehring
36! Bugfix, update virtual potential surface temparture, else heat fluxes on
37! roofs might become unphysical
38!
39! 3152 2018-07-19 13:26:52Z suehring
40! Initialize q_surface, which might be used in surface_layer_fluxes
41!
42! 3151 2018-07-19 08:45:38Z raasch
43! remaining preprocessor define strings __check removed
44!
45! 3136 2018-07-16 14:48:21Z suehring
46! Limit also roughness length for heat and moisture where necessary
47!
48! 3123 2018-07-12 16:21:53Z suehring
49! Correct working precision for INTEGER number
50!
51! 3115 2018-07-10 12:49:26Z suehring
52! Additional building type to represent bridges
53!
54! 3091 2018-06-28 16:20:35Z suehring
55! - Limit aerodynamic resistance at vertical walls.
56! - Add check for local roughness length not exceeding surface-layer height and
57!   limit roughness length where necessary.
58!
59! 3065 2018-06-12 07:03:02Z Giersch
60! Unused array dxdir was removed, dz was replaced by dzu to consider vertical
61! grid stretching
62!
63! 3049 2018-05-29 13:52:36Z Giersch
64! Error messages revised
65!
66! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
67! Error message added
68!
69! 3029 2018-05-23 12:19:17Z raasch
70! bugfix: close unit 151 instead of 90
71!
72! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
73! Added pc_transpiration_rate
74!
75! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
76! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications.
77! (moh.hefny):
78! Extended exn for all model domain height to avoid the need to get nzut.
79!
80! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
81! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
82! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
83!
84! 2943 2018-04-03 16:17:10Z suehring
85! Calculate exner function at all height levels and remove some un-used
86! variables.
87!
88! 2932 2018-03-26 09:39:22Z maronga
89! renamed urban_surface_par to urban_surface_parameters
90!
91! 2921 2018-03-22 15:05:23Z Giersch
92! The activation of spinup has been moved to parin
93!
94! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
95! Remove unused pcbl, npcbl from ONLY list
96! moh.hefny:
97! Fixed bugs introduced by new structures and by moving radiation interaction
98! into radiation_model_mod.f90.
99! Bugfix: usm data output 3D didn't respect directions
100!
101! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
102! Local variable ids has to be initialized with a value of -1 in
103! usm_average_3d_data
104!
105! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
106! Calculations of the index range of the subdomain on file which overlaps with
107! the current subdomain are already done in read_restart_data_mod,
108! usm_read/write_restart_data have been renamed to usm_r/wrd_local, variable
109! named found has been introduced for checking if restart data was found,
110! reading of restart strings has been moved completely to
111! read_restart_data_mod, usm_rrd_local is already inside the overlap loop
112! programmed in read_restart_data_mod, SAVE attribute added where necessary,
113! deallocation and allocation of some arrays have been changed to take care of
114! different restart files that can be opened (index i), the marker *** end usm
115! *** is not necessary anymore, strings and their respective lengths are
116! written out and read now in case of restart runs to get rid of prescribed
117! character lengths
118!
119! 2805 2018-02-14 17:00:09Z suehring
120! Initialization of resistances.
121!
122! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
123! Comment concerning output of ground-heat flux added.
124!
125! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
126! Removed redundant commas, added some blanks
127!
128! 2765 2018-01-22 11:34:58Z maronga
129! Major bugfix in calculation of f_shf. Adjustment of roughness lengths in
130! building_pars
131!
132! 2750 2018-01-15 16:26:51Z knoop
133! Move flag plant canopy to modules
134!
135! 2737 2018-01-11 14:58:11Z kanani
136! Removed unused variables t_surf_whole...
137!
138! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
139! resistances are saved in surface attributes
140!
141! 2723 2018-01-05 09:27:03Z maronga
142! Bugfix for spinups (end_time was increased twice in case of LSM + USM runs)
143!
144! 2720 2018-01-02 16:27:15Z kanani
145! Correction of comment
146!
147! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
148! Corrected "Former revisions" section
149!
150! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
151! Changes from last commit documented
152!
153! 2703 2017-12-15 20:12:38Z maronga
154! Workaround for calculation of r_a
155!
156! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
157! - Change in file header (GPL part)
158! - Bugfix in calculation of pt_surface and related fluxes. (BM)
159! - Do not write surface temperatures onto pt array as this might cause
160!   problems with nesting. (MS)
161! - Revised calculation of pt1 (now done in surface_layer_fluxes).
162!   Bugfix, f_shf_window and f_shf_green were not set at vertical surface
163!   elements. (MS)
164! - merged with branch ebsolver
165!   green building surfaces do not evaporate yet
166!   properties of green wall layers and window layers are taken from wall layers
167!   this input data is missing. (RvT)
168! - Merged with branch radiation (developed by Mohamed Salim)
169! - Revised initialization. (MS)
170! - Rename emiss_surf into emissivity, roughness_wall into z0, albedo_surf into
171!   albedo. (MS)
172! - Move first call of usm_radiatin from usm_init to init_3d_model
173! - fixed problem with near surface temperature
174! - added near surface temperature t_surf_10cm_h(m), t_surf_10cm_v(l)%t(m)
175! - does not work with temp profile including stability, ol
176!   t_surf_10cm = pt1 now
177! - merged with 2357 bugfix, error message for nopointer version
178! - added indoor model coupling with wall heat flux
179! - added green substrate/ dry vegetation layer for buildings
180! - merged with 2232 new surface-type structure
181! - added transmissivity of window tiles
182! - added MOSAIK tile approach for 3 different surfaces (RvT)
183!
184! 2583 2017-10-26 13:58:38Z knoop
185! Bugfix: reverted MPI_Win_allocate_cptr introduction in last commit
186!
187! 2582 2017-10-26 13:19:46Z hellstea
188! Workaround for gnufortran compiler added in usm_calc_svf. CALL MPI_Win_allocate is
189! replaced by CALL MPI_Win_allocate_cptr if defined ( __gnufortran ).
190!
191! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
192! Date and time quantities are now read from date_and_time_mod. Solar constant is
193! read from radiation_model_mod
194!
195! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
196! Remove tabs
197!
198! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
199! upper bounds of 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
200! no output of ghost layer data
201!
202! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
203! Bugfix and error message for nopointer version.
204! Additional "! defined(__nopointer)" as workaround to enable compilation of
205! nopointer version.
206!
207! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
208! Get topography top index via Function call
209!
210! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
211! Bugfix: adjust output of shf. Added support for spinups
212!
213! 2287 2017-06-15 16:46:30Z suehring
214! Bugfix in determination topography-top index
215!
216! 2269 2017-06-09 11:57:32Z suehring
217! Enable restart runs with different number of PEs
218! Bugfixes nopointer branch
219!
220! 2258 2017-06-08 07:55:13Z suehring
221! Bugfix, add pre-preprocessor directives to enable non-parrallel mode
222!
223! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
224!
225! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
226! Adjustments according to new surface-type structure. Remove usm_wall_heat_flux;
227! insteat, heat fluxes are directly applied in diffusion_s.
228!
229! 2213 2017-04-24 15:10:35Z kanani
230! Removal of output quantities usm_lad and usm_canopy_hr
231!
232! 2209 2017-04-19 09:34:46Z kanani
233! cpp switch __mpi3 removed,
234! minor formatting,
235! small bugfix for division by zero (Krc)
236!
237! 2113 2017-01-12 13:40:46Z kanani
238! cpp switch __mpi3 added for MPI-3 standard code (Ketelsen)
239!
240! 2071 2016-11-17 11:22:14Z maronga
241! Small bugfix (Resler)
242!
243! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
244! renamed variable rho to rho_ocean
245!
246! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
247! Bugfixes in deallocation of array plantt and reading of csf/csfsurf,
248! optimization of MPI-RMA operations,
249! declaration of pcbl as integer,
250! renamed usm_radnet -> usm_rad_net, usm_canopy_khf -> usm_canopy_hr,
251! splitted arrays svf -> svf & csf, svfsurf -> svfsurf & csfsurf,
252! use of new control parameter varnamelength,
253! added output variables usm_rad_ressw, usm_rad_reslw,
254! minor formatting changes,
255! minor optimizations.
256!
257! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
258! Major reformatting according to PALM coding standard (comments, blanks,
259! alphabetical ordering, etc.),
260! removed debug_prints,
261! removed auxiliary SUBROUTINE get_usm_info, instead, USM flag urban_surface is
262! defined in MODULE control_parameters (modules.f90) to avoid circular
263! dependencies,
264! renamed canopy_heat_flux to pc_heating_rate, as meaning of quantity changed.
265!
266! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
267! Initial revision
268!
269!
270! Description:
271! ------------
272! 2016/6/9 - Initial version of the USM (Urban Surface Model)
273!            authors: Jaroslav Resler, Pavel Krc
274!                     (Czech Technical University in Prague and Institute of
275!                      Computer Science of the Czech Academy of Sciences, Prague)
276!            with contributions: Michal Belda, Nina Benesova, Ondrej Vlcek
277!            partly inspired by PALM LSM (B. Maronga)
278!            parameterizations of Ra checked with TUF3D (E. S. Krayenhoff)
279!> Module for Urban Surface Model (USM)
280!> The module includes:
281!>    1. radiation model with direct/diffuse radiation, shading, reflections
282!>       and integration with plant canopy
283!>    2. wall and wall surface model
284!>    3. surface layer energy balance
285!>    4. anthropogenic heat (only from transportation so far)
286!>    5. necessary auxiliary subroutines (reading inputs, writing outputs,
287!>       restart simulations, ...)
288!> It also make use of standard radiation and integrates it into
289!> urban surface model.
290!>
291!> Further work:
292!> -------------
293!> 1. Remove global arrays surfouts, surfoutl and only keep track of radiosity
294!>    from surfaces that are visible from local surfaces (i.e. there is a SVF
295!>    where target is local). To do that, radiosity will be exchanged after each
296!>    reflection step using MPI_Alltoall instead of current MPI_Allgather.
297!>
298!> 2. Temporarily large values of surface heat flux can be observed, up to
299!>    1.2 Km/s, which seem to be not realistic.
300!>
301!> @todo Output of _av variables in case of restarts
302!> @todo Revise flux conversion in energy-balance solver
303!> @todo Bugfixing in nopointer branch
304!> @todo Check optimizations for RMA operations
305!> @todo Alternatives for MPI_WIN_ALLOCATE? (causes problems with openmpi)
306!> @todo Check for load imbalances in CPU measures, e.g. for exchange_horiz_prog
307!>       factor 3 between min and max time
308!> @todo Move setting of flag indoor_model to indoor_model_mod once available
309!> @todo Check divisions in wtend (etc.) calculations for possible division
310!>       by zero, e.g. in case fraq(0,m) + fraq(1,m) = 0?!
311!> @todo Use unit 90 for OPEN/CLOSE of input files (FK)
312!> @todo Move plant canopy stuff into plant canopy code
313!------------------------------------------------------------------------------!
314 MODULE urban_surface_mod
315
316#if ! defined( __nopointer )
317    USE arrays_3d,                                                             &
318        ONLY:  dzu, hyp, zu, pt, pt_1, pt_2, p, u, v, w, hyp, tend
319#endif
320
321    USE cloud_parameters,                                                      &
322        ONLY:  cp, r_d
323
324    USE constants,                                                             &
325        ONLY:  pi
326   
327    USE control_parameters,                                                    &
328        ONLY:  coupling_start_time, topography, dt_3d, humidity,               &
329               intermediate_timestep_count, initializing_actions,              &
330               intermediate_timestep_count_max, simulated_time, end_time,      &
331               timestep_scheme, tsc, coupling_char, io_blocks, io_group,       &
332               message_string, time_since_reference_point, surface_pressure,   &
333               g, pt_surface, large_scale_forcing, lsf_surf, spinup,           &
334               spinup_pt_mean, spinup_time, time_do3d, dt_do3d,                &
335               average_count_3d, varnamelength, urban_surface, kappa,          &
336               plant_canopy
337
338    USE cpulog,                                                                &
339        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
340
341    USE date_and_time_mod,                                                     &
342        ONLY:  time_utc_init
343
344    USE grid_variables,                                                        &
345        ONLY:  dx, dy, ddx, ddy, ddx2, ddy2
346
347    USE indices,                                                               &
348        ONLY:  nx, ny, nnx, nny, nnz, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys,    &
349               nysg, nzb, nzt, nbgp, wall_flags_0
350
351    USE, INTRINSIC :: iso_c_binding
352
353    USE kinds
354             
355    USE pegrid
356   
357    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
358        ONLY:  pc_heating_rate, pc_transpiration_rate
359   
360    USE radiation_model_mod,                                                   &
361        ONLY:  albedo_type, radiation_interaction, calc_zenith, zenith,        &
362               radiation, rad_sw_in, rad_lw_in, rad_sw_out, rad_lw_out,        &
363               sigma_sb, solar_constant, sun_direction, sun_dir_lat,           &
364               sun_dir_lon,                                                    &
365               force_radiation_call, surfinsw, surfinlw, surfinswdir,          &
366               surfinswdif, surfoutsw, surfoutlw, surfins,nsvfl, svf, svfsurf, &
367               surfinl, surfinlwdif, rad_sw_in_dir, rad_sw_in_diff,            &
368               rad_lw_in_diff, surfouts, surfoutl, surfoutsl, surfoutll, surf, &
369               surfl, nsurfl, nsurfs, surfstart, pcbinsw, pcbinlw,             &
370               iup_u, inorth_u, isouth_u, ieast_u, iwest_u, iup_l,             &
371               inorth_l, isouth_l, ieast_l, iwest_l, id,                       &
372               iz, iy, ix, idir, jdir, kdir,  nsurf_type, nsurf, idsvf, ndsvf, &
373               iup_a, idown_a, inorth_a, isouth_a, ieast_a, iwest_a,           &
374               idcsf, ndcsf, kdcsf, pct,                                       &
375               startland, endland, startwall, endwall, skyvf, skyvft
376
377    USE statistics,                                                            &
378        ONLY:  hom, statistic_regions
379
380    USE surface_mod,                                                           &
381        ONLY:  get_topography_top_index_ji, get_topography_top_index,          &
382               ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h,           &
383               surf_usm_v, surface_restore_elements
384
385
386    IMPLICIT NONE
387
388
389!-- configuration parameters (they can be setup in PALM config)
390    LOGICAL ::  usm_material_model = .TRUE.        !< flag parameter indicating wheather the  model of heat in materials is used
391    LOGICAL ::  usm_anthropogenic_heat = .FALSE.   !< flag parameter indicating wheather the anthropogenic heat sources (e.g.transportation) are used
392    LOGICAL ::  force_radiation_call_l = .FALSE.   !< flag parameter for unscheduled radiation model calls
393    LOGICAL ::  indoor_model = .FALSE.             !< whether to use the indoor model
394    LOGICAL ::  read_wall_temp_3d = .FALSE.
395
396
397    INTEGER(iwp) ::  building_type = 1               !< default building type (preleminary setting)
398    INTEGER(iwp) ::  land_category = 2               !< default category for land surface
399    INTEGER(iwp) ::  wall_category = 2               !< default category for wall surface over pedestrian zone
400    INTEGER(iwp) ::  pedestrian_category = 2         !< default category for wall surface in pedestrian zone
401    INTEGER(iwp) ::  roof_category = 2               !< default category for root surface
402    REAL(wp)     ::  roughness_concrete = 0.001_wp   !< roughness length of average concrete surface
403!
404!-- Indices of input attributes for (above) ground floor level
405    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall          = 38 !< index in input list for albedo_type of wall fraction
406    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green         = 39 !< index in input list for albedo_type of green fraction
407    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win           = 40 !< index in input list for albedo_type of window fraction
408    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_agfl    = 14 !< index in input list for wall emissivity, above ground floor level
409    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_gfl     = 32 !< index in input list for wall emissivity, ground floor level
410    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_agfl   = 15 !< index in input list for green emissivity, above ground floor level
411    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_gfl    = 33 !< index in input list for green emissivity, ground floor level
412    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_agfl     = 16 !< index in input list for window emissivity, above ground floor level
413    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_gfl      = 34 !< index in input list for window emissivity, ground floor level
414    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_agfl = 2  !< index in input list for green fraction on wall, above ground floor level
415    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_gfl  = 23 !< index in input list for green fraction on wall, ground floor level
416    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_agfl = 3  !< index in input list for green fraction on roof, above ground floor level
417    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_gfl  = 24 !< index in input list for green fraction on roof, ground floor level
418    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_agfl          =  6 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, above ground floor level
419    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_gfl           = 26 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, ground floor level
420    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_agfl          = 7  !< index in input list for heat capacity at second wall layer, above ground floor level
421    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_gfl           = 27 !< index in input list for heat capacity at second wall layer, ground floor level
422    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_agfl          = 8  !< index in input list for heat capacity at third wall layer, above ground floor level
423    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_gfl           = 28 !< index in input list for heat capacity at third wall layer, ground floor level
424    INTEGER(iwp) ::  ind_gflh              = 20 !< index in input list for ground floor level height
425    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_agfl        = 4  !< index in input list for LAI on roof, above ground floor level
426    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_gfl         = 4  !< index in input list for LAI on roof, ground floor level
427    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_agfl        = 5  !< index in input list for LAI on wall, above ground floor level
428    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_gfl         = 25 !< index in input list for LAI on wall, ground floor level
429    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_agfl          = 9  !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, above ground floor level
430    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_gfl           = 29 !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, ground floor level
431    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_agfl          = 10 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, above ground floor level
432    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_gfl           = 30 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, ground floor level
433    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_agfl          = 11 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, above ground floor level
434    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_gfl           = 31 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, ground floor level
435    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1           = 41 !< index for wall layer thickness - 1st layer
436    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2           = 42 !< index for wall layer thickness - 2nd layer
437    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3           = 43 !< index for wall layer thickness - 3rd layer
438    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4           = 44 !< index for wall layer thickness - 4th layer
439    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_agfl        = 17 !< index in input list for window transmissivity, above ground floor level
440    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_gfl         = 35 !< index in input list for window transmissivity, ground floor level
441    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_agfl    = 0  !< index in input list for wall fraction, above ground floor level
442    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_gfl     = 21 !< index in input list for wall fraction, ground floor level
443    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_agfl     = 1  !< index in input list for window fraction, above ground floor level
444    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_gfl      = 22 !< index in input list for window fraction, ground floor level
445    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_agfl           = 18 !< index in input list for z0, above ground floor level
446    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_gfl            = 36 !< index in input list for z0, ground floor level
447    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_agfl         = 19 !< index in input list for z0h / z0q, above ground floor level
448    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_gfl          = 37 !< index in input list for z0h / z0q, ground floor level
449
450
451    REAL(wp)  ::  roof_height_limit = 4._wp          !< height for distinguish between land surfaces and roofs
452    REAL(wp)  ::  ground_floor_level = 4.0_wp        !< default ground floor level
453
454
455    CHARACTER(37), DIMENSION(0:7), PARAMETER :: building_type_name = (/     &
456                                   'user-defined                         ', & !  0
457                                   'residential - 1950                   ', & !  1
458                                   'residential 1951 - 2000              ', & !  2
459                                   'residential 2001 -                   ', & !  3
460                                   'office - 1950                        ', & !  4
461                                   'office 1951 - 2000                   ', & !  5
462                                   'office 2001 -                        ', & !  6
463                                   'bridges                              '  & !  7
464                                                                     /)
465!
466!-- building parameters, 4 different types
467!-- 0 - wall fraction, 1- window fraction, 2 - green fraction on wall, 3- green fraction
468!-- at roof, 4 - lai of green fraction at roof,  5 - lai of green fraction at wall,
469!-- 6 - heat capacity of wall layer 1, 7 - heat capacity of wall layer 2,
470!-- 8 - heat capacity of wall layer 3, 9 - thermal conductivity of wall layer 1,
471!-- 10 - thermal conductivity of wall layer 2, 11 - thermal conductivity of wall layer 3, 
472!-- 12 - indoor target summer temperature ( K ), 13 - indoor target winter temperature (K),
473!-- 14 - emissivity of wall fraction, 15 - emissivity of green fraction, 16 - emissivity of window fraction,
474!-- 17 - transmissivity of window fraction, 18 - z0, 19 - z0h/z0q, 20 - ground floor height,
475!-- 21 - ground floor wall fraction, 22 - ground floor window fraction, 23 ground floor green fraction,
476!-- 24 - ground floor green fraction on roof, 25 - ground floor lai of green fraction,
477!-- 26 - ground floor heat capacity of wall layer 1, 27 - ground floor heat capacity of wall layer 1,
478!-- 28 - ground floor heat capacity of wall layer 3, 29 - ground floor thermal conductivity of wall layer 1,
479!-- 30 - ground floor thermal conductivity of wall layer 2, 31 - ground floor thermal conductivity of wall layer 3,
480!-- 32 - ground floor emissivity of wall fraction, 33 - ground floor emissivity of green fraction,
481!-- 34 - ground floor emissivity of window fraction, 35 - ground floor transmissivity of window fraction,
482!-- 36 - ground floor z0, 37 - ground floor z0h/z0q, 38 - albedo type wall fraction
483!-- 39 - albedo type green fraction, 40 - albedo type window fraction
484!-- 41 - wall layer thickness - 1st layer, 42 - wall layer thickness - 2nd layer,
485!-- 43 - wall layer thickness - 3rd layer, 44 - wall layer thickness - 4th layer,
486!-- 45 - heat capacity of the wall surface, 46 - heat conductivity
487!-- Please note, only preleminary dummy values so far!
488    REAL(wp), DIMENSION(0:46,1:7), PARAMETER :: building_pars = RESHAPE( (/    &
489        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
490        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
491        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
492        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
493        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
494        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
495        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
496        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
497        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
498        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
499        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 1
500        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
501        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
502        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
503        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
504        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
505        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
506        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
507        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
508        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
509        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
510        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 2
511        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
512        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
513        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
514        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
515        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
516        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
517        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
518        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
519        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
520        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
521        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 3
522        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
523        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
524        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
525        0.01_wp, 0.001_wp, 4.0_wp,                                             & !parameter 18-20
526        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
527        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
528        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
529        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
530        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
531        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
532        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 4
533        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
534        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
535        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
536        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
537        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
538        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
539        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
540        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
541        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
542        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
543        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 5
544        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
545        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
546        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
547        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
548        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
549        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
550        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
551        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
552        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
553        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
554        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 6
555        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
556        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
557        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
558        0.001_wp, 0.0001_wp, 0.0_wp,                                           & !parameter 18-20
559        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
560        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
561        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
562        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
563        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
564        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
565        20000.0_wp, 10.0_wp                                                    & !parameter 45-46 - end of type 7 (bridges)
566                                                                          /),  &
567                                                               (/47, 7/) )
568
569!
570!-- Type for surface temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
571    TYPE t_surf_vertical
572       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE         :: t
573    END TYPE t_surf_vertical
574!
575!-- Type for wall temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
576    TYPE t_wall_vertical
577       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE       :: t
578    END TYPE t_wall_vertical
579
580
581!-- arrays for time averages
582!-- 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
583    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  rad_net_av       !< average of rad_net_l
584    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinsw_av      !< average of sw radiation falling to local surface including radiation from reflections
585    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlw_av      !< average of lw radiation falling to local surface including radiation from reflections
586    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdir_av   !< average of direct sw radiation falling to local surface
587    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdif_av   !< average of diffuse sw radiation from sky and model boundary falling to local surface
588    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwdif_av   !< average of diffuse lw radiation from sky and model boundary falling to local surface
589    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswref_av   !< average of sw radiation falling to surface from reflections
590    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwref_av   !< average of lw radiation falling to surface from reflections
591    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutsw_av     !< average of total sw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
592    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutlw_av     !< average of total lw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
593    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfins_av       !< average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
594    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinl_av       !< average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
595    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfhf_av        !< average of total radiation flux incoming to minus outgoing from local surface 
596    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_av       !< average of wghf_eb
597    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wshf_eb_av       !< average of wshf_eb
598    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_wall_av        !< Average of t_wall
599    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_green_av !< average of wghf_eb_green
600    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_green_av       !< Average of t_green
601    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_window_av !< average of wghf_eb_window
602    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_window_av      !< Average of t_window   
603   
604
605!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
606!-- anthropogenic heat sources
607!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
608    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE        ::  aheat             !< daily average of anthropogenic heat (W/m2)
609    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  aheatprof         !< diurnal profiles of anthropogenic heat for particular layers
610    INTEGER(iwp)                                   ::  naheatlayers = 1  !< number of layers of anthropogenic heat
611
612!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
613!-- wall surface model
614!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
615!-- wall surface model constants
616    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzb_wall = 0       !< inner side of the wall model (to be switched)
617    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzt_wall = 3       !< outer side of the wall model (to be switched)
618    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzw = 4            !< number of wall layers (fixed for now)
619
620    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
621                                                                         !< normalized soil, wall and roof layer depths (m/m)
622!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
623    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
624!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
625!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
626                                                                         !< normalized window layer depths (m/m)
627!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
628                                                                         !< normalized green layer depths (m/m)
629    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
630!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
631
632
633    REAL(wp)                                       :: wall_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner wall surface (~22 degrees C) (K)
634    REAL(wp)                                       :: roof_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner roof surface (~22 degrees C) (K)
635    REAL(wp)                                       :: soil_inner_temperature = 288.0_wp    !< temperature of the deep soil (~15 degrees C) (K)
636    REAL(wp)                                       :: window_inner_temperature = 295.0_wp  !< temperature of the inner window surface (~22 degrees C) (K)
637
638!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
639!-- surface and material model variables for walls, ground, roofs
640!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
641    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn                !< normalized wall layer depths (m)
642    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_window         !< normalized window layer depths (m)
643    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_green          !< normalized green layer depths (m)
644
645#if defined( __nopointer )
646    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h           !< wall surface temperature (K) at horizontal walls
647    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_p         !< progn. wall surface temperature (K) at horizontal walls
648    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h    !< window surface temperature (K) at horizontal walls
649    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_p  !< progn. window surface temperature (K) at horizontal walls
650    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h     !< green surface temperature (K) at horizontal walls
651    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_p   !< progn. green surface temperature (K) at horizontal walls
652    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h      !< near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
653    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_p    !< progn. near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
654    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v
655    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v_p
656    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v
657    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v_p
658    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v
659    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v_p
660    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v
661    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v_p
662#else
663    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h
664    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h_p
665    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h
666    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h_p
667    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h
668    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h_p
669    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h
670    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h_p
671
672    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_1
673    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_2
674    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_1
675    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_2
676    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_1
677    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_2
678    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_1
679    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_2
680
681    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v
682    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v_p
683    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v
684    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v_p
685    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v
686    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v_p
687    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v
688    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v_p
689
690    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_1
691    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_2
692    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_1
693    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_2
694    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_1
695    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_2
696    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_1
697    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_2
698   
699#endif
700    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_av          !< average of wall surface temperature (K)
701    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_av   !< average of window surface temperature (K)
702    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_av    !< average of green wall surface temperature (K)
703    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_av    !< average of whole wall surface temperature (K)
704
705!-- Temporal tendencies for time stepping           
706    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_m       !< surface temperature tendency of wall (K)
707    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_window_m !< surface temperature tendency of window (K)
708    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_green_m !< surface temperature tendency of green wall (K)
709
710!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
711!-- Energy balance variables
712!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
713!-- parameters of the land, roof and wall surfaces
714
715#if defined( __nopointer )
716    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h             !< Wall temperature (K)
717    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av          !< Average of t_wall
718    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_p           !< Prog. wall temperature (K)
719    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h           !< Window temperature (K)
720    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av        !< Average of t_window
721    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_p         !< Prog. window temperature (K)
722    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h            !< Green temperature (K)
723    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av         !< Average of t_green
724    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_p          !< Prog. green temperature (K)
725
726    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v             !< Wall temperature (K)
727    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av          !< Average of t_wall
728    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_p           !< Prog. wall temperature (K)
729    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v           !< Window temperature (K)
730    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av        !< Average of t_window
731    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_p         !< Prog. window temperature (K)
732    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v            !< Green temperature (K)
733    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av         !< Average of t_green
734    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_p          !< Prog. green temperature (K)
735#else
736    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_wall_h, t_wall_h_p
737    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av, t_wall_h_1, t_wall_h_2
738    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_window_h, t_window_h_p
739    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av, t_window_h_1, t_window_h_2
740    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_green_h, t_green_h_p
741    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av, t_green_h_1, t_green_h_2
742
743    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_wall_v, t_wall_v_p
744    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av, t_wall_v_1, t_wall_v_2
745    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_window_v, t_window_v_p
746    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av, t_window_v_1, t_window_v_2
747    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_green_v, t_green_v_p
748    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av, t_green_v_1, t_green_v_2
749#endif
750
751!-- Wall temporal tendencies for time stepping
752    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_wall_m          !< t_wall prognostic array
753    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_window_m        !< t_window prognostic array
754    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_green_m         !< t_green prognostic array
755
756!-- Surface and material parameters classes (surface_type)
757!-- albedo, emissivity, lambda_surf, roughness, thickness, volumetric heat capacity, thermal conductivity
758    INTEGER(iwp)                                   :: n_surface_types      !< number of the wall type categories
759    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: n_surface_params = 9 !< number of parameters for each type of the wall
760    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ialbedo  = 1         !< albedo of the surface
761    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iemiss   = 2         !< emissivity of the surface
762    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdas = 3         !< heat conductivity lambda S between surface and material ( W m-2 K-1 )
763    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irough   = 4         !< roughness length z0 for movements
764    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iroughh  = 5         !< roughness length z0h for scalars (heat, humidity,...)
765    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: icsurf   = 6         !< Surface skin layer heat capacity (J m-2 K-1 )
766    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ithick   = 7         !< thickness of the surface (wall, roof, land)  ( m )
767    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irhoC    = 8         !< volumetric heat capacity rho*C of the material ( J m-3 K-1 )
768    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdah = 9         !< thermal conductivity lambda H of the wall (W m-1 K-1 )
769    CHARACTER(12), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       :: surface_type_names   !< names of wall types (used only for reports)
770    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE        :: surface_type_codes   !< codes of wall types
771    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: surface_params       !< parameters of wall types
772
773   
774!-- interfaces of subroutines accessed from outside of this module
775    INTERFACE usm_boundary_condition
776       MODULE PROCEDURE usm_boundary_condition
777    END INTERFACE usm_boundary_condition
778
779    INTERFACE usm_check_data_output
780       MODULE PROCEDURE usm_check_data_output
781    END INTERFACE usm_check_data_output
782   
783    INTERFACE usm_check_parameters
784       MODULE PROCEDURE usm_check_parameters
785    END INTERFACE usm_check_parameters
786   
787    INTERFACE usm_data_output_3d
788       MODULE PROCEDURE usm_data_output_3d
789    END INTERFACE usm_data_output_3d
790   
791    INTERFACE usm_define_netcdf_grid
792       MODULE PROCEDURE usm_define_netcdf_grid
793    END INTERFACE usm_define_netcdf_grid
794
795    INTERFACE usm_init_urban_surface
796       MODULE PROCEDURE usm_init_urban_surface
797    END INTERFACE usm_init_urban_surface
798
799    INTERFACE usm_material_heat_model
800       MODULE PROCEDURE usm_material_heat_model
801    END INTERFACE usm_material_heat_model
802   
803    INTERFACE usm_green_heat_model
804       MODULE PROCEDURE usm_green_heat_model
805    END INTERFACE usm_green_heat_model
806   
807    INTERFACE usm_parin
808       MODULE PROCEDURE usm_parin
809    END INTERFACE usm_parin
810   
811    INTERFACE usm_temperature_near_surface
812       MODULE PROCEDURE usm_temperature_near_surface
813    END INTERFACE usm_temperature_near_surface
814
815    INTERFACE usm_rrd_local
816       MODULE PROCEDURE usm_rrd_local
817    END INTERFACE usm_rrd_local
818
819    INTERFACE usm_surface_energy_balance
820       MODULE PROCEDURE usm_surface_energy_balance
821    END INTERFACE usm_surface_energy_balance
822   
823    INTERFACE usm_swap_timelevel
824       MODULE PROCEDURE usm_swap_timelevel
825    END INTERFACE usm_swap_timelevel
826       
827    INTERFACE usm_wrd_local
828       MODULE PROCEDURE usm_wrd_local
829    END INTERFACE usm_wrd_local
830
831    INTERFACE usm_allocate_surface
832       MODULE PROCEDURE usm_allocate_surface
833    END INTERFACE usm_allocate_surface
834
835    INTERFACE usm_average_3d_data
836       MODULE PROCEDURE usm_average_3d_data
837    END INTERFACE usm_average_3d_data
838
839   
840    SAVE
841
842    PRIVATE 
843   
844!-- Public functions
845    PUBLIC usm_boundary_condition, usm_check_parameters, usm_init_urban_surface,&
846           usm_rrd_local,                                                      & 
847           usm_surface_energy_balance, usm_material_heat_model,                &
848           usm_swap_timelevel, usm_check_data_output, usm_average_3d_data,     &
849           usm_data_output_3d, usm_define_netcdf_grid, usm_parin,              &
850           usm_wrd_local, usm_allocate_surface
851
852!-- Public parameters, constants and initial values
853    PUBLIC usm_anthropogenic_heat, usm_material_model,                          &
854           usm_green_heat_model, usm_temperature_near_surface
855
856
857
858 CONTAINS
859
860!------------------------------------------------------------------------------!
861! Description:
862! ------------
863!> This subroutine creates the necessary indices of the urban surfaces
864!> and plant canopy and it allocates the needed arrays for USM
865!------------------------------------------------------------------------------!
866    SUBROUTINE usm_allocate_surface
867   
868        IMPLICIT NONE
869       
870        INTEGER(iwp) ::  l
871
872!
873!--     Allocate radiation arrays which are part of the new data type.
874!--     For horizontal surfaces.
875        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf(1:surf_usm_h%ns)    )
876        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_l(1:surf_usm_h%ns) )
877!
878!--     For vertical surfaces
879        DO  l = 0, 3
880           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
881           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_l(1:surf_usm_v(l)%ns) )
882        ENDDO
883
884!--     Wall surface model
885!--     allocate arrays for wall surface model and define pointers
886       
887!--     allocate array of wall types and wall parameters
888        ALLOCATE ( surf_usm_h%surface_types(1:surf_usm_h%ns) )
889        DO  l = 0, 3
890           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surface_types(1:surf_usm_v(l)%ns) )
891        ENDDO
892!
893!--     Allocate albedo_type and albedo. Each surface element
894!--     has 3 values, 0: wall fraction, 1: green fraction, 2: window fraction.
895        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo_type(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
896        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo(0:2,1:surf_usm_h%ns)      )
897        surf_usm_h%albedo_type = albedo_type
898        DO  l = 0, 3
899           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo_type(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
900           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
901           surf_usm_v(l)%albedo_type = albedo_type
902        ENDDO       
903
904
905!
906!--     Allocate indoor target temperature for summer and winter
907        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_summer(1:surf_usm_h%ns) )
908        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_winter(1:surf_usm_h%ns) )
909        DO  l = 0, 3
910           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_summer(1:surf_usm_v(l)%ns) )
911           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_winter(1:surf_usm_v(l)%ns) )
912        ENDDO   
913!
914!--     Allocate flag indicating ground floor level surface elements
915        ALLOCATE ( surf_usm_h%ground_level(1:surf_usm_h%ns) ) 
916        DO  l = 0, 3
917           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%ground_level(1:surf_usm_v(l)%ns) )
918        ENDDO   
919!
920!--      Allocate arrays for relative surface fraction.
921!--      0 - wall fraction, 1 - green fraction, 2 - window fraction
922         ALLOCATE( surf_usm_h%frac(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
923         surf_usm_h%frac = 0.0_wp
924         DO  l = 0, 3
925            ALLOCATE( surf_usm_v(l)%frac(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
926            surf_usm_v(l)%frac = 0.0_wp
927         ENDDO
928       
929!--     wall and roof surface parameters. First for horizontal surfaces
930        ALLOCATE ( surf_usm_h%isroof_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
931        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
932        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_window(1:surf_usm_h%ns) )
933        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_green(1:surf_usm_h%ns)  )
934        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface(1:surf_usm_h%ns)       )
935        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_window(1:surf_usm_h%ns)   )
936        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_green(1:surf_usm_h%ns)    )
937        ALLOCATE ( surf_usm_h%transmissivity(1:surf_usm_h%ns)  )
938        ALLOCATE ( surf_usm_h%lai(1:surf_usm_h%ns)             )
939        ALLOCATE ( surf_usm_h%emissivity(0:2,1:surf_usm_h%ns)  )
940        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a(1:surf_usm_h%ns)             )
941        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_green(1:surf_usm_h%ns)       )
942        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_window(1:surf_usm_h%ns)      )
943
944!
945!--     For vertical surfaces.
946        DO  l = 0, 3
947           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
948           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
949           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
950           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_window(1:surf_usm_v(l)%ns)   )
951           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
952           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_green(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
953           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%transmissivity(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
954           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lai(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
955           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%emissivity(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
956           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
957           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_green(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
958           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_window(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
959        ENDDO
960
961!       
962!--     allocate wall and roof material parameters. First for horizontal surfaces
963        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_wall(1:surf_usm_h%ns)               )
964        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_window(1:surf_usm_h%ns)                  )
965        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_green(1:surf_usm_h%ns)                   )
966        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
967        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
968        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
969        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
970        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
971        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)     )
972
973!
974!--     For vertical surfaces.
975        DO  l = 0, 3
976           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_wall(1:surf_usm_v(l)%ns)               )
977           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_window(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
978           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_green(1:surf_usm_v(l)%ns)                   )
979           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
980           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
981           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
982           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
983           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
984           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
985        ENDDO
986
987!--     allocate wall and roof layers sizes. For horizontal surfaces.
988        ALLOCATE ( zwn(nzb_wall:nzt_wall) )
989        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
990        ALLOCATE ( zwn_window(nzb_wall:nzt_wall) )
991        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
992        ALLOCATE ( zwn_green(nzb_wall:nzt_wall) )
993        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
994        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
995        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
996        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
997        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)            )
998        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
999        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1000        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1001        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
1002        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1003        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
1004        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1005        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1006!
1007!--     For vertical surfaces.
1008        DO  l = 0, 3
1009           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1010           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1011           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1012           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1013           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1014           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1015           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)            )
1016           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1017           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1018           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1019           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1020           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1021           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1022           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1023           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1024        ENDDO
1025
1026!--     allocate wall and roof temperature arrays, for horizontal walls
1027#if defined( __nopointer )
1028        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h ) )                                     &
1029           ALLOCATE ( t_surf_h(1:surf_usm_h%ns) )
1030        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_p ) )                                   &
1031           ALLOCATE ( t_surf_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1032        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h ) )                                     &           
1033           ALLOCATE ( t_wall_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1034        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_p ) )                                   &           
1035           ALLOCATE ( t_wall_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1036        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h ) )                              &
1037           ALLOCATE ( t_surf_window_h(1:surf_usm_h%ns) )
1038        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_p ) )                            &
1039           ALLOCATE ( t_surf_window_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1040        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h ) )                                   &           
1041           ALLOCATE ( t_window_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1042        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_p ) )                                 &           
1043           ALLOCATE ( t_window_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1044        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h ) )                               &
1045           ALLOCATE ( t_surf_green_h(1:surf_usm_h%ns) )
1046        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_p ) )                             &
1047           ALLOCATE ( t_surf_green_h_p(1:surf_usm_h%ns) )           
1048        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h ) )                                    &           
1049           ALLOCATE ( t_green_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1050        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_p ) )                                  &           
1051           ALLOCATE ( t_green_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1052        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h ) )                                &
1053           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h(1:surf_usm_h%ns) )
1054        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_p ) )                              &
1055           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1056#else
1057!
1058!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1059!--     might be already allocated.
1060        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_1 ) )                                   &
1061           ALLOCATE ( t_surf_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1062        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_2 ) )                                   &
1063           ALLOCATE ( t_surf_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1064        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_1 ) )                                   &           
1065           ALLOCATE ( t_wall_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1066        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_2 ) )                                   &           
1067           ALLOCATE ( t_wall_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1068        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_1 ) )                            &
1069           ALLOCATE ( t_surf_window_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1070        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_2 ) )                            &
1071           ALLOCATE ( t_surf_window_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1072        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_1 ) )                                 &           
1073           ALLOCATE ( t_window_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1074        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_2 ) )                                 &           
1075           ALLOCATE ( t_window_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1076        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_1 ) )                             &
1077           ALLOCATE ( t_surf_green_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1078        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_2 ) )                             &
1079           ALLOCATE ( t_surf_green_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1080        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_1 ) )                                  &           
1081           ALLOCATE ( t_green_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1082        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_2 ) )                                  &           
1083           ALLOCATE ( t_green_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1084        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_1 ) )                              &
1085           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1086        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_2 ) )                              &
1087           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1088!           
1089!--     initial assignment of the pointers
1090        t_wall_h    => t_wall_h_1;    t_wall_h_p    => t_wall_h_2
1091        t_window_h    => t_window_h_1;    t_window_h_p    => t_window_h_2
1092        t_green_h    => t_green_h_1;    t_green_h_p    => t_green_h_2
1093        t_surf_h => t_surf_h_1; t_surf_h_p => t_surf_h_2           
1094        t_surf_window_h => t_surf_window_h_1; t_surf_window_h_p => t_surf_window_h_2 
1095        t_surf_green_h => t_surf_green_h_1; t_surf_green_h_p => t_surf_green_h_2           
1096        t_surf_10cm_h => t_surf_10cm_h_1; t_surf_10cm_h_p => t_surf_10cm_h_2 
1097 
1098#endif
1099
1100!--     allocate wall and roof temperature arrays, for vertical walls if required
1101#if defined( __nopointer )
1102        DO  l = 0, 3
1103           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v(l)%t ) )                             &
1104              ALLOCATE ( t_surf_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1105           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_p(l)%t ) )                           &
1106              ALLOCATE ( t_surf_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1107           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v(l)%t ) )                             &
1108              ALLOCATE ( t_wall_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1109           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_p(l)%t ) )                           &                 
1110              ALLOCATE ( t_wall_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1111           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v(l)%t ) )                      &
1112              ALLOCATE ( t_surf_window_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1113           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_p(l)%t ) )                    &
1114              ALLOCATE ( t_surf_window_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1115           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v(l)%t ) )                           &
1116              ALLOCATE ( t_window_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1117           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_p(l)%t ) )                         &                 
1118              ALLOCATE ( t_window_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1119           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v(l)%t ) )                            &
1120              ALLOCATE ( t_green_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1121           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_p(l)%t ) )                          &                 
1122              ALLOCATE ( t_green_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1123           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v(l)%t ) )                       &
1124              ALLOCATE ( t_surf_green_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1125           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_p(l)%t ) )                     &
1126              ALLOCATE ( t_surf_green_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1127           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v(l)%t ) )                        &
1128              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1129           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_p(l)%t ) )                        &
1130              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1131        ENDDO
1132#else
1133!
1134!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1135!--     might be already allocated.
1136        DO  l = 0, 3
1137           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_1(l)%t ) )                           &
1138              ALLOCATE ( t_surf_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1139           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_2(l)%t ) )                           &
1140              ALLOCATE ( t_surf_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1141           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_1(l)%t ) )                           &           
1142              ALLOCATE ( t_wall_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1143           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_2(l)%t ) )                           &           
1144              ALLOCATE ( t_wall_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1145           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_1(l)%t ) )                    &
1146              ALLOCATE ( t_surf_window_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1147           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_2(l)%t ) )                    &
1148              ALLOCATE ( t_surf_window_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1149           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_1(l)%t ) )                         &           
1150              ALLOCATE ( t_window_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1151           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_2(l)%t ) )                         &           
1152              ALLOCATE ( t_window_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1153           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_1(l)%t ) )                     &
1154              ALLOCATE ( t_surf_green_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1155           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_2(l)%t ) )                     &
1156              ALLOCATE ( t_surf_green_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1157           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_1(l)%t ) )                          &           
1158              ALLOCATE ( t_green_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1159           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_2(l)%t ) )                          &           
1160              ALLOCATE ( t_green_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1161           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_1(l)%t ) )                     &
1162              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1163           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_2(l)%t ) )                     &
1164              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1165        ENDDO
1166!
1167!--     initial assignment of the pointers
1168        t_wall_v    => t_wall_v_1;    t_wall_v_p    => t_wall_v_2
1169        t_surf_v => t_surf_v_1; t_surf_v_p => t_surf_v_2
1170        t_window_v    => t_window_v_1;    t_window_v_p    => t_window_v_2
1171        t_green_v    => t_green_v_1;    t_green_v_p    => t_green_v_2
1172        t_surf_window_v => t_surf_window_v_1; t_surf_window_v_p => t_surf_window_v_2
1173        t_surf_green_v => t_surf_green_v_1; t_surf_green_v_p => t_surf_green_v_2
1174        t_surf_10cm_v => t_surf_10cm_v_1; t_surf_10cm_v_p => t_surf_10cm_v_2
1175
1176#endif
1177!
1178!--     Allocate intermediate timestep arrays. For horizontal surfaces.
1179        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_m(1:surf_usm_h%ns)                  )
1180        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1181        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_window_m(1:surf_usm_h%ns)             )
1182        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1183        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1184        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_green_m(1:surf_usm_h%ns)              )
1185
1186!
1187!--     Set inital values for prognostic quantities
1188        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_m = 0.0_wp
1189        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_wall_m    ) )  surf_usm_h%tt_wall_m    = 0.0_wp
1190        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1191        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_window_m    )      )  surf_usm_h%tt_window_m         = 0.0_wp
1192        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_green_m    )       )  surf_usm_h%tt_green_m          = 0.0_wp
1193        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_green_m )  )  surf_usm_h%tt_surface_green_m  = 0.0_wp
1194!
1195!--     Now, for vertical surfaces
1196        DO  l = 0, 3
1197           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_m(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
1198           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1199           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_m = 0.0_wp
1200           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_wall_m    ) )  surf_usm_v(l)%tt_wall_m    = 0.0_wp
1201           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
1202           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1203           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1204           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_window_m  ) )  surf_usm_v(l)%tt_window_m    = 0.0_wp
1205           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1206           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m = 0.0_wp
1207           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1208           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_green_m   ) )  surf_usm_v(l)%tt_green_m    = 0.0_wp
1209        ENDDO
1210
1211!--     allocate wall heat flux output array and set initial values. For horizontal surfaces
1212!         ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf(1:surf_usm_h%ns)    )  !can be removed
1213        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1214        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1215        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1216        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green(1:surf_usm_h%ns) )
1217        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1218        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1219        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf    ) )  surf_usm_h%wshf    = 0.0_wp
1220        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf_eb ) )  surf_usm_h%wshf_eb = 0.0_wp
1221        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb ) )  surf_usm_h%wghf_eb = 0.0_wp
1222        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_window ) )  surf_usm_h%wghf_eb_window = 0.0_wp
1223        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_green ) )  surf_usm_h%wghf_eb_green = 0.0_wp
1224        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb ) )  surf_usm_h%iwghf_eb = 0.0_wp
1225        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_h%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1226!
1227!--     Now, for vertical surfaces
1228        DO  l = 0, 3
1229!            ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )    ! can be removed
1230           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1231           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1232           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1233           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1234           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1235           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1236           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf    ) )  surf_usm_v(l)%wshf    = 0.0_wp
1237           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wshf_eb = 0.0_wp
1238           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb = 0.0_wp
1239           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_window = 0.0_wp
1240           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_green = 0.0_wp
1241           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb = 0.0_wp
1242           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1243        ENDDO
1244       
1245    END SUBROUTINE usm_allocate_surface
1246
1247
1248!------------------------------------------------------------------------------!
1249! Description:
1250! ------------
1251!> Sum up and time-average urban surface output quantities as well as allocate
1252!> the array necessary for storing the average.
1253!------------------------------------------------------------------------------!
1254    SUBROUTINE usm_average_3d_data( mode, variable )
1255
1256        IMPLICIT NONE
1257
1258        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) ::  mode
1259        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) :: variable
1260 
1261        INTEGER(iwp)                                       :: i, j, k, l, m, ids, idsint, iwl, istat
1262        CHARACTER (len=varnamelength)                      :: var, surfid
1263        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5
1264        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
1265        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint = (/ iup_u, isouth_u, inorth_u, iwest_u, ieast_u /)
1266
1267!--     find the real name of the variable
1268        ids = -1
1269        var = TRIM(variable)
1270        DO i = 0, nd-1
1271            k = len(TRIM(var))
1272            j = len(TRIM(dirname(i)))
1273            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
1274                ids = i
1275                idsint = dirint(ids)
1276                var = var(:k-j)
1277                EXIT
1278            ENDIF
1279        ENDDO
1280        IF ( ids == -1 )  THEN
1281            var = TRIM(variable)
1282        ENDIF
1283        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
1284!--          wall layers
1285            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1286            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1287                var = var(1:10)
1288            ELSE
1289!--             wrong wall layer index
1290                RETURN
1291            ENDIF
1292        ENDIF
1293        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
1294!--          wall layers
1295            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1296            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1297                var = var(1:12)
1298            ELSE
1299!--             wrong window layer index
1300                RETURN
1301            ENDIF
1302        ENDIF
1303        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
1304!--          wall layers
1305            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1306            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1307                var = var(1:11)
1308            ELSE
1309!--             wrong green layer index
1310                RETURN
1311            ENDIF
1312        ENDIF
1313
1314        IF ( mode == 'allocate' )  THEN
1315           
1316           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1317               
1318                CASE ( 'usm_rad_net' )
1319!--                 array of complete radiation balance
1320                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%rad_net_av) )  THEN
1321                        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_av(1:surf_usm_h%ns) )
1322                        surf_usm_h%rad_net_av = 0.0_wp
1323                    ENDIF
1324                    DO  l = 0, 3
1325                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%rad_net_av) )  THEN
1326                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1327                           surf_usm_v(l)%rad_net_av = 0.0_wp
1328                       ENDIF
1329                    ENDDO
1330                   
1331                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1332!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1333                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinsw_av) )  THEN
1334                        ALLOCATE( surfinsw_av(nsurfl) )
1335                        surfinsw_av = 0.0_wp
1336                    ENDIF
1337
1338                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1339!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1340                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlw_av) )  THEN
1341                        ALLOCATE( surfinlw_av(nsurfl) )
1342                        surfinlw_av = 0.0_wp
1343                    ENDIF
1344
1345                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1346!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1347                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdir_av) )  THEN
1348                        ALLOCATE( surfinswdir_av(nsurfl) )
1349                        surfinswdir_av = 0.0_wp
1350                    ENDIF
1351
1352                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1353!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1354                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdif_av) )  THEN
1355                        ALLOCATE( surfinswdif_av(nsurfl) )
1356                        surfinswdif_av = 0.0_wp
1357                    ENDIF
1358
1359                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1360!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1361                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswref_av) )  THEN
1362                        ALLOCATE( surfinswref_av(nsurfl) )
1363                        surfinswref_av = 0.0_wp
1364                    ENDIF
1365
1366                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1367!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1368                   IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwdif_av) )  THEN
1369                        ALLOCATE( surfinlwdif_av(nsurfl) )
1370                        surfinlwdif_av = 0.0_wp
1371                    ENDIF
1372
1373                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1374!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1375                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwref_av) )  THEN
1376                        ALLOCATE( surfinlwref_av(nsurfl) )
1377                        surfinlwref_av = 0.0_wp
1378                    ENDIF
1379
1380                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1381!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1382                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutsw_av) )  THEN
1383                        ALLOCATE( surfoutsw_av(nsurfl) )
1384                        surfoutsw_av = 0.0_wp
1385                    ENDIF
1386
1387                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1388!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1389                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutlw_av) )  THEN
1390                        ALLOCATE( surfoutlw_av(nsurfl) )
1391                        surfoutlw_av = 0.0_wp
1392                    ENDIF
1393                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1394!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1395                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfins_av) )  THEN
1396                        ALLOCATE( surfins_av(nsurfl) )
1397                        surfins_av = 0.0_wp
1398                    ENDIF
1399                                   
1400                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1401!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1402                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinl_av) )  THEN
1403                        ALLOCATE( surfinl_av(nsurfl) )
1404                        surfinl_av = 0.0_wp
1405                    ENDIF
1406                                   
1407                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1408!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1409                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%surfhf_av) )  THEN
1410                        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1411                        surf_usm_h%surfhf_av = 0.0_wp
1412                    ENDIF
1413                    DO  l = 0, 3
1414                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%surfhf_av) )  THEN
1415                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1416                           surf_usm_v(l)%surfhf_av = 0.0_wp
1417                       ENDIF
1418                    ENDDO
1419
1420                CASE ( 'usm_wshf' )
1421!--                 array of sensible heat flux from surfaces
1422!--                 land surfaces
1423                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wshf_eb_av) )  THEN
1424                        ALLOCATE( surf_usm_h%wshf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1425                        surf_usm_h%wshf_eb_av = 0.0_wp
1426                    ENDIF
1427                    DO  l = 0, 3
1428                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wshf_eb_av) )  THEN
1429                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1430                           surf_usm_v(l)%wshf_eb_av = 0.0_wp
1431                       ENDIF
1432                    ENDDO
1433!
1434!--             Please note, the following output quantities belongs to the
1435!--             individual tile fractions - ground heat flux at wall-, window-,
1436!--             and green fraction. Aggregated ground-heat flux is treated
1437!--             accordingly in average_3d_data, sum_up_3d_data, etc..
1438                CASE ( 'usm_wghf' )
1439!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1440                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_av) )  THEN
1441                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1442                        surf_usm_h%wghf_eb_av = 0.0_wp
1443                    ENDIF
1444                    DO  l = 0, 3
1445                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_av) )  THEN
1446                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1447                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_av = 0.0_wp
1448                       ENDIF
1449                    ENDDO
1450
1451                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1452!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1453                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_window_av) )  THEN
1454                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1455                        surf_usm_h%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1456                    ENDIF
1457                    DO  l = 0, 3
1458                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av) )  THEN
1459                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1460                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1461                       ENDIF
1462                    ENDDO
1463
1464                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1465!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1466                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_green_av) )  THEN
1467                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1468                        surf_usm_h%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1469                    ENDIF
1470                    DO  l = 0, 3
1471                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av) )  THEN
1472                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1473                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1474                       ENDIF
1475                    ENDDO
1476
1477                CASE ( 'usm_iwghf' )
1478!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1479                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_av) )  THEN
1480                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1481                        surf_usm_h%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1482                    ENDIF
1483                    DO  l = 0, 3
1484                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av) )  THEN
1485                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1486                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1487                       ENDIF
1488                    ENDDO
1489
1490                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1491!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1492                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1493                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1494                        surf_usm_h%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1495                    ENDIF
1496                    DO  l = 0, 3
1497                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1498                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1499                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1500                       ENDIF
1501                    ENDDO
1502                   
1503                CASE ( 'usm_t_surf' )
1504!--                 surface temperature for surfaces
1505                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_av) )  THEN
1506                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1507                        surf_usm_h%t_surf_av = 0.0_wp
1508                    ENDIF
1509                    DO  l = 0, 3
1510                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_av) )  THEN
1511                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1512                           surf_usm_v(l)%t_surf_av = 0.0_wp
1513                       ENDIF
1514                    ENDDO
1515
1516                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1517!--                 surface temperature for window surfaces
1518                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_window_av) )  THEN
1519                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1520                        surf_usm_h%t_surf_window_av = 0.0_wp
1521                    ENDIF
1522                    DO  l = 0, 3
1523                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_window_av) )  THEN
1524                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1525                           surf_usm_v(l)%t_surf_window_av = 0.0_wp
1526                       ENDIF
1527                    ENDDO
1528                   
1529                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1530!--                 surface temperature for green surfaces
1531                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_green_av) )  THEN
1532                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1533                        surf_usm_h%t_surf_green_av = 0.0_wp
1534                    ENDIF
1535                    DO  l = 0, 3
1536                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_green_av) )  THEN
1537                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1538                           surf_usm_v(l)%t_surf_green_av = 0.0_wp
1539                       ENDIF
1540                    ENDDO
1541               
1542                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1543!--                 near surface temperature for whole surfaces
1544                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_10cm_av) )  THEN
1545                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_h%ns) )
1546                        surf_usm_h%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1547                    ENDIF
1548                    DO  l = 0, 3
1549                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av) )  THEN
1550                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1551                           surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1552                       ENDIF
1553                    ENDDO
1554
1555                CASE ( 'usm_t_wall' )
1556!--                 wall temperature for iwl layer of walls and land
1557                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_wall_av) )  THEN
1558                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1559                        surf_usm_h%t_wall_av = 0.0_wp
1560                    ENDIF
1561                    DO  l = 0, 3
1562                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_wall_av) )  THEN
1563                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1564                           surf_usm_v(l)%t_wall_av = 0.0_wp
1565                       ENDIF
1566                    ENDDO
1567
1568                CASE ( 'usm_t_window' )
1569!--                 window temperature for iwl layer of walls and land
1570                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_window_av) )  THEN
1571                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1572                        surf_usm_h%t_window_av = 0.0_wp
1573                    ENDIF
1574                    DO  l = 0, 3
1575                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_window_av) )  THEN
1576                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1577                           surf_usm_v(l)%t_window_av = 0.0_wp
1578                       ENDIF
1579                    ENDDO
1580
1581                CASE ( 'usm_t_green' )
1582!--                 green temperature for iwl layer of walls and land
1583                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_green_av) )  THEN
1584                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1585                        surf_usm_h%t_green_av = 0.0_wp
1586                    ENDIF
1587                    DO  l = 0, 3
1588                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_green_av) )  THEN
1589                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1590                           surf_usm_v(l)%t_green_av = 0.0_wp
1591                       ENDIF
1592                    ENDDO
1593
1594               CASE DEFAULT
1595                   CONTINUE
1596
1597           END SELECT
1598
1599        ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1600           
1601           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1602               
1603                CASE ( 'usm_rad_net' )
1604!--                 array of complete radiation balance
1605                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1606                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1607                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) +           &
1608                                          surf_usm_h%rad_net_l(m)
1609                    ENDDO
1610                    DO  l = 0, 3
1611                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1612                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1613                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) +        &
1614                                          surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
1615                       ENDDO
1616                    ENDDO
1617                   
1618                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1619!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1620                    DO l = 1, nsurfl
1621                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1622                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) + surfinsw(l)
1623                        ENDIF
1624                    ENDDO
1625                             
1626                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1627!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1628                    DO l = 1, nsurfl
1629                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1630                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) + surfinlw(l)
1631                        ENDIF
1632                    ENDDO
1633                   
1634                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1635!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1636                    DO l = 1, nsurfl
1637                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1638                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) + surfinswdir(l)
1639                        ENDIF
1640                    ENDDO
1641                   
1642                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1643!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1644                    DO l = 1, nsurfl
1645                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1646                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) + surfinswdif(l)
1647                        ENDIF
1648                    ENDDO
1649                   
1650                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1651!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1652                    DO l = 1, nsurfl
1653                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1654                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) + surfinsw(l) - &
1655                                                surfinswdir(l) - surfinswdif(l)
1656                        ENDIF
1657                    ENDDO
1658
1659                   
1660                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1661!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1662                    DO l = 1, nsurfl
1663                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1664                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) + surfinlwdif(l)
1665                        ENDIF
1666                    ENDDO
1667!                     
1668                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1669!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1670                    DO l = 1, nsurfl
1671                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1672                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) + &
1673                                                surfinlw(l) - surfinlwdif(l)
1674                        ENDIF
1675                    ENDDO
1676                   
1677                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1678!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1679                    DO l = 1, nsurfl
1680                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1681                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) + surfoutsw(l)
1682                        ENDIF
1683                    ENDDO
1684                   
1685                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1686!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1687                    DO l = 1, nsurfl
1688                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1689                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) + surfoutlw(l)
1690                        ENDIF
1691                    ENDDO
1692                   
1693                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1694!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1695                    DO l = 1, nsurfl
1696                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1697                            surfins_av(l) = surfins_av(l) + surfins(l)
1698                        ENDIF
1699                    ENDDO
1700                                   
1701                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1702!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1703                    DO l = 1, nsurfl
1704                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1705                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) + surfinl(l)
1706                        ENDIF
1707                    ENDDO
1708                   
1709                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1710!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1711                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1712                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
1713                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) +            &
1714                                          surf_usm_h%surfhf(m)
1715                    ENDDO
1716                    DO  l = 0, 3
1717                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1718                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
1719                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) +         &
1720                                          surf_usm_v(l)%surfhf(m)
1721                       ENDDO
1722                    ENDDO
1723                   
1724                CASE ( 'usm_wshf' )
1725!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1726                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1727                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
1728                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) +           &
1729                                          surf_usm_h%wshf_eb(m)
1730                    ENDDO
1731                    DO  l = 0, 3
1732                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1733                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
1734                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) +        &
1735                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
1736                       ENDDO
1737                    ENDDO
1738                   
1739                CASE ( 'usm_wghf' )
1740!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1741                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1742                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
1743                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) +           &
1744                                          surf_usm_h%wghf_eb(m)
1745                    ENDDO
1746                    DO  l = 0, 3
1747                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1748                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
1749                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) +        &
1750                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
1751                       ENDDO
1752                    ENDDO
1753                   
1754                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1755!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1756                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1757                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
1758                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) +           &
1759                                          surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
1760                    ENDDO
1761                    DO  l = 0, 3
1762                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1763                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
1764                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) +        &
1765                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
1766                       ENDDO
1767                    ENDDO
1768
1769                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1770!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1771                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1772                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
1773                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) +           &
1774                                          surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
1775                    ENDDO
1776                    DO  l = 0, 3
1777                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1778                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
1779                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) +        &
1780                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
1781                       ENDDO
1782                    ENDDO
1783                   
1784                CASE ( 'usm_iwghf' )
1785!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1786                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1787                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
1788                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) +           &
1789                                          surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1790                    ENDDO
1791                    DO  l = 0, 3
1792                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1793                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
1794                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) +        &
1795                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1796                       ENDDO
1797                    ENDDO
1798                   
1799                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1800!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1801                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1802                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
1803                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) +           &
1804                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
1805                    ENDDO
1806                    DO  l = 0, 3
1807                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1808                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
1809                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) +        &
1810                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
1811                       ENDDO
1812                    ENDDO
1813                   
1814                CASE ( 'usm_t_surf' )
1815!--                 surface temperature for surfaces
1816                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1817                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
1818                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) +            &
1819                                          t_surf_h(m)
1820                    ENDDO
1821                    DO  l = 0, 3
1822                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1823                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
1824                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) +         &
1825                                          t_surf_v(l)%t(m)
1826                       ENDDO
1827                    ENDDO
1828                   
1829                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1830!--                 surface temperature for window surfaces
1831                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1832                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
1833                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) +            &
1834                                          t_surf_window_h(m)
1835                    ENDDO
1836                    DO  l = 0, 3
1837                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1838                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
1839                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) +         &
1840                                          t_surf_window_v(l)%t(m)
1841                       ENDDO
1842                    ENDDO
1843                   
1844                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1845!--                 surface temperature for green surfaces
1846                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1847                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
1848                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) +            &
1849                                          t_surf_green_h(m)
1850                    ENDDO
1851                    DO  l = 0, 3
1852                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1853                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
1854                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) +         &
1855                                          t_surf_green_v(l)%t(m)
1856                       ENDDO
1857                    ENDDO
1858               
1859                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1860!--                 near surface temperature for whole surfaces
1861                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1862                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
1863                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) +            &
1864                                          t_surf_10cm_h(m)
1865                    ENDDO
1866                    DO  l = 0, 3
1867                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1868                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
1869                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) +         &
1870                                          t_surf_10cm_v(l)%t(m)
1871                       ENDDO
1872                    ENDDO
1873
1874                   
1875                CASE ( 'usm_t_wall' )
1876!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
1877                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1878                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
1879                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) +        &
1880                                          t_wall_h(iwl,m)
1881                    ENDDO
1882                    DO  l = 0, 3
1883                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1884                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
1885                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) +     &
1886                                          t_wall_v(l)%t(iwl,m)
1887                       ENDDO
1888                    ENDDO
1889                   
1890                CASE ( 'usm_t_window' )
1891!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
1892                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1893                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
1894                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) +        &
1895                                          t_window_h(iwl,m)
1896                    ENDDO
1897                    DO  l = 0, 3
1898                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1899                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
1900                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) +     &
1901                                          t_window_v(l)%t(iwl,m)
1902                       ENDDO
1903                    ENDDO
1904
1905                CASE ( 'usm_t_green' )
1906!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
1907                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1908                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
1909                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) +        &
1910                                          t_green_h(iwl,m)
1911                    ENDDO
1912                    DO  l = 0, 3
1913                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1914                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
1915                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) +     &
1916                                          t_green_v(l)%t(iwl,m)
1917                       ENDDO
1918                    ENDDO
1919
1920                CASE DEFAULT
1921                    CONTINUE
1922
1923           END SELECT
1924
1925        ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
1926           
1927           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1928               
1929                CASE ( 'usm_rad_net' )
1930!--                 array of complete radiation balance
1931                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1932                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1933                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) /           &
1934                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1935                    ENDDO
1936                    DO  l = 0, 3
1937                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1938                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1939                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) /        &
1940                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1941                       ENDDO
1942                    ENDDO
1943                   
1944                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1945!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1946                    DO l = 1, nsurfl
1947                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1948                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1949                        ENDIF
1950                    ENDDO
1951                             
1952                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1953!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1954                    DO l = 1, nsurfl
1955                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1956                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1957                        ENDIF
1958                    ENDDO
1959                   
1960                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1961!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1962                    DO l = 1, nsurfl
1963                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1964                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1965                        ENDIF
1966                    ENDDO
1967                   
1968                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1969!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1970                    DO l = 1, nsurfl
1971                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1972                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1973                        ENDIF
1974                    ENDDO
1975                   
1976                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1977!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1978                    DO l = 1, nsurfl
1979                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1980                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1981                        ENDIF
1982                    ENDDO
1983                   
1984                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1985!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1986                    DO l = 1, nsurfl
1987                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1988                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1989                        ENDIF
1990                    ENDDO
1991                   
1992                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1993!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1994                    DO l = 1, nsurfl
1995                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1996                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1997                        ENDIF
1998                    ENDDO
1999                   
2000                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2001!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2002                    DO l = 1, nsurfl
2003                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2004                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2005                        ENDIF
2006                    ENDDO
2007                   
2008                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2009!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2010                    DO l = 1, nsurfl
2011                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2012                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2013                        ENDIF
2014                    ENDDO
2015                   
2016                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2017!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2018                    DO l = 1, nsurfl
2019                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2020                            surfins_av(l) = surfins_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2021                        ENDIF
2022                    ENDDO
2023                                   
2024                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2025!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2026                    DO l = 1, nsurfl
2027                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2028                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2029                        ENDIF
2030                    ENDDO
2031                   
2032                CASE ( 'usm_rad_hf' )
2033!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
2034                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2035                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
2036                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) /            &
2037                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2038                    ENDDO
2039                    DO  l = 0, 3
2040                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2041                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
2042                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) /         &
2043                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2044                       ENDDO
2045                    ENDDO
2046                   
2047                CASE ( 'usm_wshf' )
2048!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2049                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2050                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
2051                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) /           &
2052                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2053                    ENDDO
2054                    DO  l = 0, 3
2055                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2056                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
2057                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) /        &
2058                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2059                       ENDDO
2060                    ENDDO
2061                   
2062                CASE ( 'usm_wghf' )
2063!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
2064                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2065                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
2066                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) /           &
2067                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2068                    ENDDO
2069                    DO  l = 0, 3
2070                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2071                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
2072                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) /        &
2073                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2074                       ENDDO
2075                    ENDDO
2076                   
2077                CASE ( 'usm_wghf_window' )
2078!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
2079                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2080                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
2081                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) /           &
2082                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2083                    ENDDO
2084                    DO  l = 0, 3
2085                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2086                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
2087                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) /        &
2088                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2089                       ENDDO
2090                    ENDDO
2091
2092                CASE ( 'usm_wghf_green' )
2093!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
2094                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2095                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
2096                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) /           &
2097                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2098                    ENDDO
2099                    DO  l = 0, 3
2100                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2101                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
2102                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) /        &
2103                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2104                       ENDDO
2105                    ENDDO
2106
2107                CASE ( 'usm_iwghf' )
2108!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
2109                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2110                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
2111                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) /           &
2112                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2113                    ENDDO
2114                    DO  l = 0, 3
2115                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2116                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
2117                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) /        &
2118                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2119                       ENDDO
2120                    ENDDO
2121                   
2122                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
2123!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
2124                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2125                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
2126                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) /           &
2127                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2128                    ENDDO
2129                    DO  l = 0, 3
2130                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2131                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
2132                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) /        &
2133                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2134                       ENDDO
2135                    ENDDO
2136                   
2137                CASE ( 'usm_t_surf' )
2138!--                 surface temperature for surfaces
2139                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2140                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
2141                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) /            &
2142                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2143                    ENDDO
2144                    DO  l = 0, 3
2145                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2146                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
2147                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) /         &
2148                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2149                       ENDDO
2150                    ENDDO
2151                   
2152                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
2153!--                 surface temperature for window surfaces
2154                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2155                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
2156                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) /            &
2157                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2158                    ENDDO
2159                    DO  l = 0, 3
2160                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2161                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
2162                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) /         &
2163                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2164                       ENDDO
2165                    ENDDO
2166                   
2167                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
2168!--                 surface temperature for green surfaces
2169                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2170                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
2171                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) /            &
2172                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2173                    ENDDO
2174                    DO  l = 0, 3
2175                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2176                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
2177                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) /         &
2178                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2179                       ENDDO
2180                    ENDDO
2181                   
2182                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
2183!--                 near surface temperature for whole surfaces
2184                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2185                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
2186                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) /            &
2187                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2188                    ENDDO
2189                    DO  l = 0, 3
2190                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2191                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
2192                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) /         &
2193                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2194                       ENDDO
2195                    ENDDO
2196                   
2197                CASE ( 'usm_t_wall' )
2198!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2199                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2200                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2201                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) /        &
2202                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2203                    ENDDO
2204                    DO  l = 0, 3
2205                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2206                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2207                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) /     &
2208                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2209                       ENDDO
2210                    ENDDO
2211
2212                CASE ( 'usm_t_window' )
2213!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2214                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2215                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2216                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) /        &
2217                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2218                    ENDDO
2219                    DO  l = 0, 3
2220                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2221                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2222                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) /     &
2223                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2224                       ENDDO
2225                    ENDDO
2226
2227                CASE ( 'usm_t_green' )
2228!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2229                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2230                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2231                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) /        &
2232                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2233                    ENDDO
2234                    DO  l = 0, 3
2235                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2236                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2237                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) /     &
2238                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2239                       ENDDO
2240                    ENDDO
2241
2242
2243           END SELECT
2244
2245        ENDIF
2246
2247    END SUBROUTINE usm_average_3d_data
2248
2249
2250
2251!------------------------------------------------------------------------------!
2252! Description:
2253! ------------
2254!> Set internal Neumann boundary condition at outer soil grid points
2255!> for temperature and humidity.
2256!------------------------------------------------------------------------------!
2257 SUBROUTINE usm_boundary_condition
2258 
2259    IMPLICIT NONE
2260
2261    INTEGER(iwp) :: i      !< grid index x-direction
2262    INTEGER(iwp) :: ioff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2263    INTEGER(iwp) :: j      !< grid index y-direction
2264    INTEGER(iwp) :: joff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2265    INTEGER(iwp) :: k      !< grid index z-direction
2266    INTEGER(iwp) :: koff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2267    INTEGER(iwp) :: l      !< running index surface-orientation
2268    INTEGER(iwp) :: m      !< running index surface elements
2269
2270    koff = surf_usm_h%koff
2271    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2272       i = surf_usm_h%i(m)
2273       j = surf_usm_h%j(m)
2274       k = surf_usm_h%k(m)
2275       pt(k+koff,j,i) = pt(k,j,i)
2276    ENDDO
2277
2278    DO  l = 0, 3
2279       ioff = surf_usm_v(l)%ioff
2280       joff = surf_usm_v(l)%joff
2281       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2282          i = surf_usm_v(l)%i(m)
2283          j = surf_usm_v(l)%j(m)
2284          k = surf_usm_v(l)%k(m)
2285          pt(k,j+joff,i+ioff) = pt(k,j,i)
2286       ENDDO
2287    ENDDO
2288
2289 END SUBROUTINE usm_boundary_condition
2290
2291
2292!------------------------------------------------------------------------------!
2293!
2294! Description:
2295! ------------
2296!> Subroutine checks variables and assigns units.
2297!> It is called out from subroutine check_parameters.
2298!------------------------------------------------------------------------------!
2299    SUBROUTINE usm_check_data_output( variable, unit )
2300       
2301        IMPLICIT NONE
2302 
2303        CHARACTER (len=*),INTENT(IN)    ::  variable !:
2304        CHARACTER (len=*),INTENT(OUT)   ::  unit     !:
2305       
2306        CHARACTER (len=varnamelength)   :: var
2307
2308        var = TRIM(variable)
2309        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.        &
2310             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.    &
2311             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR. &
2312             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR. &
2313             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.     &
2314             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.     &
2315             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                             &
2316             var(1:9)  == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_' .OR.                 &
2317             var(1:16) == 'usm_wghf_window_' .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.     &
2318             var(1:10) == 'usm_iwghf_' .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' )  THEN
2319            unit = 'W/m2'
2320        ELSE IF ( var(1:10) == 'usm_t_surf'   .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall' .OR.         &
2321                  var(1:12) == 'usm_t_window' .OR. var(1:17) == 'usm_t_surf_window' .OR.  &
2322                  var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                   &
2323                  var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.                                         &
2324                  var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm')  THEN
2325            unit = 'K'
2326        ELSE IF ( var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.              & 
2327                  var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.           &
2328                  var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.     &
2329                  var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' )  THEN
2330            unit = '1'
2331        ELSE
2332            unit = 'illegal'
2333        ENDIF
2334
2335    END SUBROUTINE usm_check_data_output
2336
2337
2338!------------------------------------------------------------------------------!
2339! Description:
2340! ------------
2341!> Check parameters routine for urban surface model
2342!------------------------------------------------------------------------------!
2343    SUBROUTINE usm_check_parameters
2344   
2345       USE control_parameters,                                                 &
2346           ONLY:  bc_pt_b, bc_q_b, constant_flux_layer, large_scale_forcing,   &
2347                  lsf_surf, topography
2348
2349!
2350!--    Dirichlet boundary conditions are required as the surface fluxes are
2351!--    calculated from the temperature/humidity gradients in the urban surface
2352!--    model
2353       IF ( bc_pt_b == 'neumann'   .OR.   bc_q_b == 'neumann' )  THEN
2354          message_string = 'urban surface model requires setting of '//        &
2355                           'bc_pt_b = "dirichlet" and '//                      &
2356                           'bc_q_b  = "dirichlet"'
2357          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0590', 1, 2, 0, 6, 0 )
2358       ENDIF
2359
2360       IF ( .NOT.  constant_flux_layer )  THEN
2361          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2362                           'constant_flux_layer = .T.'
2363          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2364       ENDIF
2365
2366       IF (  .NOT.  radiation )  THEN
2367          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2368                           'the radiation model to be switched on'
2369          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2370       ENDIF
2371!       
2372!--    Surface forcing has to be disabled for LSF in case of enabled
2373!--    urban surface module
2374       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2375          lsf_surf = .FALSE.
2376       ENDIF
2377!
2378!--    Topography
2379       IF ( topography == 'flat' )  THEN
2380          message_string = 'topography /= "flat" is required '//               &
2381                           'when using the urban surface model'
2382          CALL message( 'check_parameters', 'PA0592', 1, 2, 0, 6, 0 )
2383       ENDIF
2384!
2385!--    naheatlayers
2386       IF ( naheatlayers > nzt )  THEN
2387          message_string = 'number of anthropogenic heat layers '//            &
2388                           '"naheatlayers" can not be larger than'//           &
2389                           ' number of domain layers "nzt"'
2390          CALL message( 'check_parameters', 'PA0593', 1, 2, 0, 6, 0 )
2391       ENDIF
2392
2393    END SUBROUTINE usm_check_parameters
2394
2395
2396!------------------------------------------------------------------------------!
2397!
2398! Description:
2399! ------------
2400!> Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format
2401!> for variables of urban_surface model.
2402!> It resorts the urban surface module output quantities from surf style
2403!> indexing into temporary 3D array with indices (i,j,k).
2404!> It is called from subroutine data_output_3d.
2405!------------------------------------------------------------------------------!
2406    SUBROUTINE usm_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, nzb_do, nzt_do )
2407       
2408        IMPLICIT NONE
2409
2410        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  av        !<
2411        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable  !<
2412        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzb_do    !< lower limit of the data output (usually 0)
2413        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzt_do    !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
2414        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found     !<
2415        REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf   !< sp - it has to correspond to module data_output_3d
2416        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr)     ::  temp_pf    !< temp array for urban surface output procedure
2417       
2418        CHARACTER (len=varnamelength)                          :: var, surfid
2419        INTEGER(iwp), PARAMETER                                :: nd = 5
2420        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
2421        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: dirint =  (/    iup_u, isouth_u, inorth_u,  iwest_u,  ieast_u /)
2422        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: diridx =  (/       -1,        1,        0,        3,        2 /)
2423                                                                     !< index for surf_*_v: 0:3 = (North, South, East, West)
2424        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirstart
2425        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirend
2426        INTEGER(iwp)                                           :: ids,idsint,idsidx,isurf,isvf,isurfs,isurflt
2427        INTEGER(iwp)                                           :: is,js,ks,i,j,k,iwl,istat, l, m
2428        INTEGER(iwp)                                           :: k_topo    !< topography top index
2429
2430        dirstart = (/ startland, startwall, startwall, startwall, startwall /)
2431        dirend = (/ endland, endwall, endwall, endwall, endwall /)
2432
2433        found = .TRUE.
2434        temp_pf = -1._wp
2435       
2436        ids = -1
2437        var = TRIM(variable)
2438        DO i = 0, nd-1
2439            k = len(TRIM(var))
2440            j = len(TRIM(dirname(i)))
2441            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
2442                ids = i
2443                idsint = dirint(ids)
2444                idsidx = diridx(ids)
2445                var = var(:k-j)
2446                EXIT
2447            ENDIF
2448        ENDDO
2449        IF ( ids == -1 )  THEN
2450            var = TRIM(variable)
2451        ENDIF
2452        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
2453!--         wall layers
2454            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2455            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2456                var = var(1:10)
2457            ENDIF
2458        ENDIF
2459        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
2460!--         window layers
2461            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2462            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2463                var = var(1:12)
2464            ENDIF
2465        ENDIF
2466        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2467!--         green layers
2468            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2469            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2470                var = var(1:11)
2471            ENDIF
2472        ENDIF
2473        IF ( (var(1:8) == 'usm_svf_'  .OR.  var(1:8) == 'usm_dif_')  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2474!--         svf values to particular surface
2475            surfid = var(9:)
2476            i = index(surfid,'_')
2477            j = index(surfid(i+1:),'_')
2478            READ(surfid(1:i-1),*, iostat=istat ) is
2479            IF ( istat == 0 )  THEN
2480                READ(surfid(i+1:i+j-1),*, iostat=istat ) js
2481            ENDIF
2482            IF ( istat == 0 )  THEN
2483                READ(surfid(i+j+1:),*, iostat=istat ) ks
2484            ENDIF
2485            IF ( istat == 0 )  THEN
2486                var = var(1:7)
2487            ENDIF
2488        ENDIF
2489       
2490        SELECT CASE ( TRIM(var) )
2491
2492          CASE ( 'usm_surfz' )
2493!--           array of lw radiation falling to local surface after i-th reflection
2494              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2495                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2496                    i = surf_usm_h%i(m)
2497                    j = surf_usm_h%j(m)
2498                    k = surf_usm_h%k(m)
2499                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) )
2500                 ENDDO
2501              ELSE
2502                 l = idsidx
2503                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2504                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2505                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2506                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2507                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) + 1.0_wp )
2508                 ENDDO
2509              ENDIF
2510
2511          CASE ( 'usm_surfcat' )
2512!--           surface category
2513              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2514                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2515                    i = surf_usm_h%i(m)
2516                    j = surf_usm_h%j(m)
2517                    k = surf_usm_h%k(m)
2518                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surface_types(m)
2519                 ENDDO
2520              ELSE
2521                 l = idsidx
2522                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2523                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2524                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2525                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2526                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surface_types(m)
2527                 ENDDO
2528              ENDIF
2529             
2530          CASE ( 'usm_surfalb' )
2531!--           surface albedo, weighted average
2532              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2533                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2534                    i = surf_usm_h%i(m)
2535                    j = surf_usm_h%j(m)
2536                    k = surf_usm_h%k(m)
2537                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)     *     &
2538                                     surf_usm_h%albedo(ind_veg_wall,m)  +      &
2539                                     surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)    *     &
2540                                     surf_usm_h%albedo(ind_pav_green,m) +      &
2541                                     surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)      *     &
2542                                     surf_usm_h%albedo(ind_wat_win,m)
2543                 ENDDO
2544              ELSE
2545                 l = idsidx
2546                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2547                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2548                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2549                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2550                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)     *  &
2551                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_veg_wall,m)  +   &
2552                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)    *  &
2553                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_pav_green,m) +   &
2554                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)      *  &
2555                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_wat_win,m)
2556                 ENDDO
2557              ENDIF
2558             
2559          CASE ( 'usm_surfemis' )
2560!--           surface emissivity, weighted average
2561              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2562                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2563                    i = surf_usm_h%i(m)
2564                    j = surf_usm_h%j(m)
2565                    k = surf_usm_h%k(m)
2566                    temp_pf(k,j,i) =  surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)      *   &
2567                                      surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  + &
2568                                      surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)     *   &
2569                                      surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) + &
2570                                      surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)       *   &
2571                                      surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)
2572                 ENDDO
2573              ELSE
2574                 l = idsidx
2575                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2576                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2577                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2578                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2579                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)       *&
2580                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m) +&
2581                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)      *&
2582                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m)+&
2583                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)        *&
2584                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)
2585                 ENDDO
2586              ENDIF
2587
2588          CASE ( 'usm_surfwintrans' )
2589!--           transmissivity window tiles
2590              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2591                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2592                    i = surf_usm_h%i(m)
2593                    j = surf_usm_h%j(m)
2594                    k = surf_usm_h%k(m)
2595                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%transmissivity(m)
2596                 ENDDO
2597              ELSE
2598                 l = idsidx
2599                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2600                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2601                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2602                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2603                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%transmissivity(m)
2604                 ENDDO
2605              ENDIF
2606
2607          CASE ( 'usm_skyvf' )
2608!--           sky view factor
2609              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2610                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2611                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvf(isurf)
2612                 ENDIF
2613              ENDDO
2614             
2615          CASE ( 'usm_skyvft' )
2616!--           sky view factor
2617              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2618                 IF ( surfl(id,isurf) == ids )  THEN
2619                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvft(isurf)
2620                 ENDIF
2621              ENDDO
2622
2623!
2624!-- Not adjusted so far             
2625          CASE ( 'usm_svf', 'usm_dif' )
2626!--           shape view factors or iradiance factors to selected surface
2627              IF ( TRIM(var)=='usm_svf' )  THEN
2628                  k = 1
2629              ELSE
2630                  k = 2
2631              ENDIF
2632              DO isvf = 1, nsvfl
2633                  isurflt = svfsurf(1, isvf)
2634                  isurfs = svfsurf(2, isvf)
2635                             
2636                  IF ( surf(ix,isurfs) == is  .AND.  surf(iy,isurfs) == js  .AND.       &
2637                       surf(iz,isurfs) == ks  .AND.  surf(id,isurfs) == idsint )  THEN
2638  !--                 correct source surface
2639                      temp_pf(surfl(iz,isurflt),surfl(iy,isurflt),surfl(ix,isurflt)) = svf(k,isvf)
2640                  ENDIF
2641              ENDDO
2642
2643          CASE ( 'usm_rad_net' )
2644!--           array of complete radiation balance
2645              IF ( av == 0 )  THEN
2646                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2647                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2648                       i = surf_usm_h%i(m)
2649                       j = surf_usm_h%j(m)
2650                       k = surf_usm_h%k(m)
2651                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_l(m)
2652                    ENDDO
2653                 ELSE
2654                    l = idsidx
2655                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2656                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2657                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2658                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2659                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
2660                    ENDDO
2661                 ENDIF
2662              ELSE
2663                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2664                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2665                       i = surf_usm_h%i(m)
2666                       j = surf_usm_h%j(m)
2667                       k = surf_usm_h%k(m)
2668                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_av(m)
2669                    ENDDO
2670                 ELSE
2671                    l = idsidx
2672                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2673                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2674                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2675                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2676                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_av(m)
2677                    ENDDO
2678                 ENDIF
2679              ENDIF
2680
2681          CASE ( 'usm_rad_insw' )
2682!--           array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2683              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2684                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2685                   IF ( av == 0 )  THEN
2686                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw(isurf)
2687                   ELSE
2688                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw_av(isurf)
2689                   ENDIF
2690                 ENDIF
2691              ENDDO
2692
2693          CASE ( 'usm_rad_inlw' )
2694!--           array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
2695              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2696                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2697                   IF ( av == 0 )  THEN
2698                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf)
2699                   ELSE
2700                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw_av(isurf)
2701                   ENDIF
2702                 ENDIF
2703              ENDDO
2704
2705          CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
2706!--           array of direct sw radiation falling to surface from sun
2707              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2708                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2709                   IF ( av == 0 )  THEN
2710                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir(isurf)
2711                   ELSE
2712                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir_av(isurf)
2713                   ENDIF
2714                 ENDIF
2715              ENDDO
2716
2717          CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
2718!--           array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2719              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2720                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2721                   IF ( av == 0 )  THEN
2722                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif(isurf)
2723                   ELSE
2724                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif_av(isurf)
2725                   ENDIF
2726                 ENDIF
2727              ENDDO
2728
2729          CASE ( 'usm_rad_inswref' )
2730!--           array of sw radiation falling to surface from reflections
2731              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2732                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2733                   IF ( av == 0 )  THEN
2734                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = &
2735                       surfinsw(isurf) - surfinswdir(isurf) - surfinswdif(isurf)
2736                   ELSE
2737                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswref_av(isurf)
2738                   ENDIF
2739                 ENDIF
2740              ENDDO
2741
2742          CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
2743!--           array of difusion lw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2744              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2745                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2746                   IF ( av == 0 )  THEN
2747                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif(isurf)
2748                   ELSE
2749                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif_av(isurf)
2750                   ENDIF
2751                 ENDIF
2752              ENDDO
2753
2754          CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
2755!--           array of lw radiation falling to surface from reflections
2756              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2757                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2758                   IF ( av == 0 )  THEN
2759                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf) - surfinlwdif(isurf)
2760                   ELSE
2761                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwref_av(isurf)
2762                   ENDIF
2763                 ENDIF
2764              ENDDO
2765
2766          CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2767!--           array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2768              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2769                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2770                   IF ( av == 0 )  THEN
2771                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw(isurf)
2772                   ELSE
2773                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw_av(isurf)
2774                   ENDIF
2775                 ENDIF
2776              ENDDO
2777
2778          CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2779!--           array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2780              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2781                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2782                   IF ( av == 0 )  THEN
2783                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw(isurf)
2784                   ELSE
2785                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw_av(isurf)
2786                   ENDIF
2787                 ENDIF
2788              ENDDO
2789
2790          CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2791!--           average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2792              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2793                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2794                   IF ( av == 0 )  THEN
2795                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins(isurf)
2796                   ELSE
2797                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins_av(isurf)
2798                   ENDIF
2799                 ENDIF
2800              ENDDO
2801
2802          CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2803!--           average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2804              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2805                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2806                   IF ( av == 0 )  THEN
2807                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl(isurf)
2808                   ELSE
2809                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl_av(isurf)
2810                   ENDIF
2811                 ENDIF
2812              ENDDO
2813 
2814          CASE ( 'usm_rad_hf' )
2815!--           array of heat flux from radiation for surfaces after all reflections
2816              IF ( av == 0 )  THEN
2817                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2818                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2819                       i = surf_usm_h%i(m)
2820                       j = surf_usm_h%j(m)
2821                       k = surf_usm_h%k(m)
2822                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf(m)
2823                    ENDDO
2824                 ELSE
2825                    l = idsidx
2826                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2827                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2828                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2829                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2830                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf(m)
2831                    ENDDO
2832                 ENDIF
2833              ELSE
2834                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2835                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2836                       i = surf_usm_h%i(m)
2837                       j = surf_usm_h%j(m)
2838                       k = surf_usm_h%k(m)
2839                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf_av(m)
2840                    ENDDO
2841                 ELSE
2842                    l = idsidx
2843                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2844                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2845                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2846                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2847                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf_av(m)
2848                    ENDDO
2849                 ENDIF
2850              ENDIF
2851 
2852          CASE ( 'usm_wshf' )
2853!--           array of sensible heat flux from surfaces
2854              IF ( av == 0 )  THEN
2855                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2856                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2857                       i = surf_usm_h%i(m)
2858                       j = surf_usm_h%j(m)
2859                       k = surf_usm_h%k(m)
2860                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb(m)
2861                    ENDDO
2862                 ELSE
2863                    l = idsidx
2864                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2865                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2866                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2867                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2868                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
2869                    ENDDO
2870                 ENDIF
2871              ELSE
2872                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2873                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2874                       i = surf_usm_h%i(m)
2875                       j = surf_usm_h%j(m)
2876                       k = surf_usm_h%k(m)
2877                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb_av(m)
2878                    ENDDO
2879                 ELSE
2880                    l = idsidx
2881                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2882                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2883                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2884                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2885                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m)
2886                    ENDDO
2887                 ENDIF
2888              ENDIF
2889
2890
2891          CASE ( 'usm_wghf' )
2892!--           array of heat flux from ground (land, wall, roof)
2893              IF ( av == 0 )  THEN
2894                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2895                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2896                       i = surf_usm_h%i(m)
2897                       j = surf_usm_h%j(m)
2898                       k = surf_usm_h%k(m)
2899                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb(m)
2900                    ENDDO
2901                 ELSE
2902                    l = idsidx
2903                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2904                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2905                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2906                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2907                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
2908                    ENDDO
2909                 ENDIF
2910              ELSE
2911                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2912                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2913                       i = surf_usm_h%i(m)
2914                       j = surf_usm_h%j(m)
2915                       k = surf_usm_h%k(m)
2916                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_av(m)
2917                    ENDDO
2918                 ELSE
2919                    l = idsidx
2920                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2921                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2922                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2923                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2924                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m)
2925                    ENDDO
2926                 ENDIF
2927              ENDIF
2928
2929          CASE ( 'usm_wghf_window' )
2930!--           array of heat flux from window ground (land, wall, roof)
2931
2932              IF ( av == 0 )  THEN
2933                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2934                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2935                       i = surf_usm_h%i(m)
2936                       j = surf_usm_h%j(m)
2937                       k = surf_usm_h%k(m)
2938                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
2939                    ENDDO
2940                 ELSE
2941                    l = idsidx
2942                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2943                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2944                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2945                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2946                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
2947                    ENDDO
2948                 ENDIF
2949              ELSE
2950                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2951                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2952                       i = surf_usm_h%i(m)
2953                       j = surf_usm_h%j(m)
2954                       k = surf_usm_h%k(m)
2955                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m)
2956                    ENDDO
2957                 ELSE
2958                    l = idsidx
2959                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2960                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2961                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2962                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2963                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m)
2964                    ENDDO
2965                 ENDIF
2966              ENDIF
2967
2968          CASE ( 'usm_wghf_green' )
2969!--           array of heat flux from green ground (land, wall, roof)
2970
2971              IF ( av == 0 )  THEN
2972                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2973                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2974                       i = surf_usm_h%i(m)
2975                       j = surf_usm_h%j(m)
2976                       k = surf_usm_h%k(m)
2977                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
2978                    ENDDO
2979                 ELSE
2980                    l = idsidx
2981                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2982                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2983                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2984                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2985                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
2986                    ENDDO
2987                 ENDIF
2988              ELSE
2989                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2990                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2991                       i = surf_usm_h%i(m)
2992                       j = surf_usm_h%j(m)
2993                       k = surf_usm_h%k(m)
2994                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m)
2995                    ENDDO
2996                 ELSE
2997                    l = idsidx
2998                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2999                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3000                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3001                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3002                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m)
3003                    ENDDO
3004                 ENDIF
3005              ENDIF
3006
3007          CASE ( 'usm_iwghf' )
3008!--           array of heat flux from indoor ground (land, wall, roof)
3009              IF ( av == 0 )  THEN
3010                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3011                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3012                       i = surf_usm_h%i(m)
3013                       j = surf_usm_h%j(m)
3014                       k = surf_usm_h%k(m)
3015                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
3016                    ENDDO
3017                 ELSE
3018                    l = idsidx
3019                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3020                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3021                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3022                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3023                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
3024                    ENDDO
3025                 ENDIF
3026              ELSE
3027                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3028                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3029                       i = surf_usm_h%i(m)
3030                       j = surf_usm_h%j(m)
3031                       k = surf_usm_h%k(m)
3032                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_av(m)
3033                    ENDDO
3034                 ELSE
3035                    l = idsidx
3036                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3037                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3038                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3039                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3040                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m)
3041                    ENDDO
3042                 ENDIF
3043              ENDIF
3044
3045          CASE ( 'usm_iwghf_window' )
3046!--           array of heat flux from indoor window ground (land, wall, roof)
3047
3048              IF ( av == 0 )  THEN
3049                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3050                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3051                       i = surf_usm_h%i(m)
3052                       j = surf_usm_h%j(m)
3053                       k = surf_usm_h%k(m)
3054                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
3055                    ENDDO
3056                 ELSE
3057                    l = idsidx
3058                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3059                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3060                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3061                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3062                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
3063                    ENDDO
3064                 ENDIF
3065              ELSE
3066                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3067                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3068                       i = surf_usm_h%i(m)
3069                       j = surf_usm_h%j(m)
3070                       k = surf_usm_h%k(m)
3071                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m)
3072                    ENDDO
3073                 ELSE
3074                    l = idsidx
3075                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3076                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3077                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3078                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3079                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m)
3080                    ENDDO
3081                 ENDIF
3082              ENDIF
3083             
3084          CASE ( 'usm_t_surf' )
3085!--           surface temperature for surfaces
3086              IF ( av == 0 )  THEN
3087                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3088                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3089                       i = surf_usm_h%i(m)
3090                       j = surf_usm_h%j(m)
3091                       k = surf_usm_h%k(m)
3092                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_h(m)
3093                    ENDDO
3094                 ELSE
3095                    l = idsidx
3096                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3097                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3098                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3099                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3100                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_v(l)%t(m)
3101                    ENDDO
3102                 ENDIF
3103              ELSE
3104                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3105                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3106                       i = surf_usm_h%i(m)
3107                       j = surf_usm_h%j(m)
3108                       k = surf_usm_h%k(m)
3109                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_av(m)
3110                    ENDDO
3111                 ELSE
3112                    l = idsidx
3113                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3114                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3115                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3116                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3117                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_av(m)
3118                    ENDDO
3119                 ENDIF
3120              ENDIF
3121             
3122          CASE ( 'usm_t_surf_window' )
3123!--           surface temperature for window surfaces
3124
3125              IF ( av == 0 )  THEN
3126                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3127                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3128                       i = surf_usm_h%i(m)
3129                       j = surf_usm_h%j(m)
3130                       k = surf_usm_h%k(m)
3131                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_h(m)
3132                    ENDDO
3133                 ELSE
3134                    l = idsidx
3135                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3136                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3137                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3138                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3139                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_v(l)%t(m)
3140                    ENDDO
3141                 ENDIF
3142
3143              ELSE
3144                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3145                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3146                       i = surf_usm_h%i(m)
3147                       j = surf_usm_h%j(m)
3148                       k = surf_usm_h%k(m)
3149                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_window_av(m)
3150                    ENDDO
3151                 ELSE
3152                    l = idsidx
3153                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3154                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3155                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3156                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3157                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m)
3158                    ENDDO
3159
3160                 ENDIF
3161
3162              ENDIF
3163
3164          CASE ( 'usm_t_surf_green' )
3165!--           surface temperature for green surfaces
3166
3167              IF ( av == 0 )  THEN
3168                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3169                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3170                       i = surf_usm_h%i(m)
3171                       j = surf_usm_h%j(m)
3172                       k = surf_usm_h%k(m)
3173                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_h(m)
3174                    ENDDO
3175                 ELSE
3176                    l = idsidx
3177                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3178                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3179                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3180                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3181                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_v(l)%t(m)
3182                    ENDDO
3183                 ENDIF
3184
3185              ELSE
3186                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3187                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3188                       i = surf_usm_h%i(m)
3189                       j = surf_usm_h%j(m)
3190                       k = surf_usm_h%k(m)
3191                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_green_av(m)
3192                    ENDDO
3193                 ELSE
3194                    l = idsidx
3195                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3196                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3197                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3198                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3199                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m)
3200                    ENDDO
3201
3202                 ENDIF
3203
3204              ENDIF
3205
3206          CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
3207!--           near surface temperature for whole surfaces
3208
3209              IF ( av == 0 )  THEN
3210                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3211                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3212                       i = surf_usm_h%i(m)
3213                       j = surf_usm_h%j(m)
3214                       k = surf_usm_h%k(m)
3215                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_h(m)
3216                    ENDDO
3217                 ELSE
3218                    l = idsidx
3219                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3220                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3221                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3222                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3223                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_v(l)%t(m)
3224                    ENDDO
3225                 ENDIF
3226
3227              ELSE
3228                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3229                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3230                       i = surf_usm_h%i(m)
3231                       j = surf_usm_h%j(m)
3232                       k = surf_usm_h%k(m)
3233                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m)
3234                    ENDDO
3235                 ELSE
3236                    l = idsidx
3237                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3238                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3239                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3240                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3241                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m)
3242                    ENDDO
3243
3244                 ENDIF
3245
3246              ENDIF
3247
3248             
3249          CASE ( 'usm_t_wall' )
3250!--           wall temperature for  iwl layer of walls and land
3251              IF ( av == 0 )  THEN
3252                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3253                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3254                       i = surf_usm_h%i(m)
3255                       j = surf_usm_h%j(m)
3256                       k = surf_usm_h%k(m)
3257                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_h(iwl,m)
3258                    ENDDO
3259                 ELSE
3260                    l = idsidx
3261                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3262                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3263                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3264                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3265                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_v(l)%t(iwl,m)
3266                    ENDDO
3267                 ENDIF
3268              ELSE
3269                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3270                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3271                       i = surf_usm_h%i(m)
3272                       j = surf_usm_h%j(m)
3273                       k = surf_usm_h%k(m)
3274                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m)
3275                    ENDDO
3276                 ELSE
3277                    l = idsidx
3278                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3279                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3280                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3281                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3282                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m)
3283                    ENDDO
3284                 ENDIF
3285              ENDIF
3286             
3287          CASE ( 'usm_t_window' )
3288!--           window temperature for iwl layer of walls and land
3289              IF ( av == 0 )  THEN
3290                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3291                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3292                       i = surf_usm_h%i(m)
3293                       j = surf_usm_h%j(m)
3294                       k = surf_usm_h%k(m)
3295                       temp_pf(k,j,i) = t_window_h(iwl,m)
3296                    ENDDO
3297                 ELSE
3298                    l = idsidx
3299                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3300                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3301                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3302                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3303                       temp_pf(k,j,i) = t_window_v(l)%t(iwl,m)
3304                    ENDDO
3305                 ENDIF
3306              ELSE
3307                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3308                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3309                       i = surf_usm_h%i(m)
3310                       j = surf_usm_h%j(m)
3311                       k = surf_usm_h%k(m)
3312                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_window_av(iwl,m)
3313                    ENDDO
3314                 ELSE
3315                    l = idsidx
3316                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3317                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3318                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3319                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3320                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m)
3321                    ENDDO
3322                 ENDIF
3323              ENDIF
3324
3325          CASE ( 'usm_t_green' )
3326!--           green temperature for  iwl layer of walls and land
3327              IF ( av == 0 )  THEN
3328                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3329                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3330                       i = surf_usm_h%i(m)
3331                       j = surf_usm_h%j(m)
3332                       k = surf_usm_h%k(m)
3333                       temp_pf(k,j,i) = t_green_h(iwl,m)
3334                    ENDDO
3335                 ELSE
3336                    l = idsidx
3337                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3338                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3339                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3340                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3341                       temp_pf(k,j,i) = t_green_v(l)%t(iwl,m)
3342                    ENDDO
3343                 ENDIF
3344              ELSE
3345                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3346                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3347                       i = surf_usm_h%i(m)
3348                       j = surf_usm_h%j(m)
3349                       k = surf_usm_h%k(m)
3350                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_green_av(iwl,m)
3351                    ENDDO
3352                 ELSE
3353                    l = idsidx
3354                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3355                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3356                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3357                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3358                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m)
3359                    ENDDO
3360                 ENDIF
3361              ENDIF
3362
3363             
3364          CASE DEFAULT
3365              found = .FALSE.
3366             
3367        END SELECT
3368
3369!
3370!--     Rearrange dimensions for NetCDF output
3371!--     FIXME: this may generate FPE overflow upon conversion from DP to SP
3372        DO  j = nys, nyn
3373            DO  i = nxl, nxr
3374                DO  k = nzb_do, nzt_do
3375                    local_pf(i,j,k) = temp_pf(k,j,i)
3376                ENDDO
3377            ENDDO
3378        ENDDO
3379       
3380    END SUBROUTINE usm_data_output_3d
3381   
3382
3383!------------------------------------------------------------------------------!
3384!
3385! Description:
3386! ------------
3387!> Soubroutine defines appropriate grid for netcdf variables.
3388!> It is called out from subroutine netcdf.
3389!------------------------------------------------------------------------------!
3390    SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
3391   
3392        IMPLICIT NONE
3393
3394        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable    !<
3395        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
3396        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
3397        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
3398        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
3399
3400        CHARACTER (len=varnamelength)  :: var
3401
3402        var = TRIM(variable)
3403        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.          &
3404             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.      &
3405             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR.   &
3406             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR.   &
3407             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.       &
3408             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.       &
3409             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                               &
3410             var(1:9) == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_'  .OR.                   &
3411             var(1:16) == 'usm_wghf_window_'  .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.      &
3412             var(1:10) == 'usm_iwghf_'  .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.          &
3413             var(1:10) == 'usm_t_surf'  .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall'  .OR.               &
3414             var(1:17) == 'usm_t_surf_window'  .OR.  var(1:12) == 'usm_t_window'  .OR.      &
3415             var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                          &
3416             var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm' .OR.                                            &
3417             var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.                     & 
3418             var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.                  &
3419             var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.            &
3420             var(1:16) == 'usm_surfwintrans'  .OR.                                          &
3421             var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' ) THEN
3422
3423            found = .TRUE.
3424            grid_x = 'x'
3425            grid_y = 'y'
3426            grid_z = 'zu'
3427        ELSE
3428            found  = .FALSE.
3429            grid_x = 'none'
3430            grid_y = 'none'
3431            grid_z = 'none'
3432        ENDIF
3433
3434    END SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid
3435   
3436
3437!------------------------------------------------------------------------------!
3438! Description:
3439! ------------
3440!> Initialization of the wall surface model
3441!------------------------------------------------------------------------------!
3442    SUBROUTINE usm_init_material_model
3443
3444        IMPLICIT NONE
3445
3446        INTEGER(iwp) ::  k, l, m            !< running indices
3447       
3448        CALL location_message( '    initialization of wall surface model', .TRUE. )
3449       
3450!--     Calculate wall grid spacings.
3451!--     Temperature is defined at the center of the wall layers,
3452!--     whereas gradients/fluxes are defined at the edges (_stag)     
3453!--     apply for all particular surface grids. First for horizontal surfaces
3454        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3455
3456           surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)
3457           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3458               surf_usm_h%dz_wall(k,m) = surf_usm_h%zw(k,m) -                  &
3459                                         surf_usm_h%zw(k-1,m)
3460           ENDDO
3461           surf_usm_h%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)
3462           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3463               surf_usm_h%dz_window(k,m) = surf_usm_h%zw_window(k,m) -         &
3464                                         surf_usm_h%zw_window(k-1,m)
3465           ENDDO
3466           surf_usm_h%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)
3467           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3468               surf_usm_h%dz_green(k,m) = surf_usm_h%zw_green(k,m) -           &
3469                                         surf_usm_h%zw_green(k-1,m)
3470           ENDDO
3471           
3472           surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3473
3474           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3475               surf_usm_h%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                          &
3476                           surf_usm_h%dz_wall(k+1,m) + surf_usm_h%dz_wall(k,m) )
3477           ENDDO
3478           surf_usm_h%dz_wall_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3479           
3480           surf_usm_h%dz_window(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3481
3482           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3483               surf_usm_h%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                        &
3484                           surf_usm_h%dz_window(k+1,m) + surf_usm_h%dz_window(k,m) )
3485           ENDDO
3486           surf_usm_h%dz_window_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3487
3488           surf_usm_h%dz_green(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3489
3490           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3491               surf_usm_h%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                         &
3492                           surf_usm_h%dz_green(k+1,m) + surf_usm_h%dz_green(k,m) )
3493           ENDDO
3494           surf_usm_h%dz_green_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3495        ENDDO
3496        surf_usm_h%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall
3497        surf_usm_h%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall_stag
3498        surf_usm_h%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window
3499        surf_usm_h%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window_stag
3500        surf_usm_h%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green
3501        surf_usm_h%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green_stag
3502!       
3503!--     For vertical surfaces
3504        DO  l = 0, 3
3505           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3506              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)
3507              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3508                  surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) = surf_usm_v(l)%zw(k,m) -         &
3509                                               surf_usm_v(l)%zw(k-1,m)
3510              ENDDO
3511              surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)
3512              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3513                  surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(k,m) - &
3514                                               surf_usm_v(l)%zw_window(k-1,m)
3515              ENDDO
3516              surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)
3517              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3518                  surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(k,m) - &
3519                                               surf_usm_v(l)%zw_green(k-1,m)
3520              ENDDO
3521           
3522              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall+1,m) =                            &
3523                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3524
3525              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3526                  surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3527                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k+1,m) + &
3528                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) )
3529              ENDDO
3530              surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzt_wall,m) =                         &
3531                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3532              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall+1,m) =                            &
3533                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3534
3535              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3536                  surf_usm_v(l)%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3537                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k+1,m) + &
3538                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) )
3539              ENDDO
3540              surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzt_wall,m) =                         &
3541                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3542              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall+1,m) =                            &
3543                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3544
3545              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3546                  surf_usm_v(l)%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3547                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k+1,m) + &
3548                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) )
3549              ENDDO
3550              surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzt_wall,m) =                         &
3551                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3552           ENDDO
3553           surf_usm_v(l)%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall
3554           surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall_stag
3555           surf_usm_v(l)%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window
3556           surf_usm_v(l)%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window_stag
3557           surf_usm_v(l)%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green
3558           surf_usm_v(l)%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green_stag
3559        ENDDO     
3560
3561       
3562        CALL location_message( '    wall structures filed out', .TRUE. )
3563
3564        CALL location_message( '    initialization of wall surface model finished', .TRUE. )
3565
3566    END SUBROUTINE usm_init_material_model
3567
3568 
3569!------------------------------------------------------------------------------!
3570! Description:
3571! ------------
3572!> Initialization of the urban surface model
3573!------------------------------------------------------------------------------!
3574    SUBROUTINE usm_init_urban_surface
3575
3576        USE arrays_3d,                                                         &
3577            ONLY:  zw
3578
3579        USE netcdf_data_input_mod,                                             &
3580            ONLY:  building_pars_f, building_type_f, terrain_height_f
3581   
3582        IMPLICIT NONE
3583
3584        INTEGER(iwp) ::  i                   !< loop index x-dirction
3585        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall       !< index in input list for wall emissivity
3586        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green      !< index in input list for green emissivity
3587        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win        !< index in input list for window emissivity
3588        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w    !< index in input list for green fraction on wall
3589        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r    !< index in input list for green fraction on roof
3590        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1             !< index in input list for heat capacity at first wall layer
3591        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2             !< index in input list for heat capacity at second wall layer
3592        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3             !< index in input list for heat capacity at third wall layer
3593        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r           !< index in input list for LAI on roof
3594        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w           !< index in input list for LAI on wall
3595        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1             !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer
3596        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2             !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer
3597        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3             !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer
3598        INTEGER(iwp) ::  ind_trans           !< index in input list for window transmissivity
3599        INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac       !< index in input list for wall fraction
3600        INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac        !< index in input list for window fraction
3601        INTEGER(iwp) ::  ind_z0              !< index in input list for z0
3602        INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh            !< index in input list for z0h / z0q
3603        INTEGER(iwp) ::  j                   !< loop index y-dirction
3604        INTEGER(iwp) ::  k                   !< loop index z-dirction
3605        INTEGER(iwp) ::  l                   !< loop index surface orientation
3606        INTEGER(iwp) ::  m                   !< loop index surface element
3607        INTEGER(iwp) ::  st                  !< dummy 
3608
3609        REAL(wp)     ::  c, d, tin, twin
3610        REAL(wp)     ::  ground_floor_level_l         !< local height of ground floor level
3611        REAL(wp)     ::  z_agl                        !< height above ground
3612        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt)   ::  exn        !< value of the Exner function in layers
3613
3614!
3615!-- NOPOINTER version not implemented yet
3616#if defined( __nopointer )
3617    message_string = 'The urban surface module only runs with POINTER version'
3618    CALL message( 'urban_surface_mod', 'PA0452', 1, 2, 0, 6, 0 )
3619#endif
3620
3621        CALL cpu_log( log_point_s(78), 'usm_init', 'start' )
3622!--     surface forcing have to be disabled for LSF
3623!--     in case of enabled urban surface module
3624        IF ( large_scale_forcing )  THEN
3625            lsf_surf = .FALSE.
3626        ENDIF
3627
3628!
3629!--     Flag surface elements belonging to the ground floor level. Therefore,
3630!--     use terrain height array from file, if available. This flag is later used
3631!--     to control initialization of surface attributes.
3632        surf_usm_h%ground_level = .FALSE. 
3633        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3634           i = surf_usm_h%i(m)
3635           j = surf_usm_h%j(m)
3636           k = surf_usm_h%k(m)
3637!
3638!--        Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3639!--        use default value.
3640           ground_floor_level_l = ground_floor_level
3641           IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3642              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                    &
3643                   building_pars_f%fill )  &
3644                 ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)         
3645           ENDIF
3646!
3647!--        Determine height of surface element above ground level
3648           IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3649              z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j,i)
3650           ELSE
3651              z_agl = zw(k)
3652           ENDIF
3653!
3654!--        Set flag for ground level
3655           IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3656              surf_usm_h%ground_level(m) = .TRUE.
3657        ENDDO
3658
3659        DO  l = 0, 3
3660           surf_usm_v(l)%ground_level = .FALSE.
3661           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3662              i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
3663              j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
3664              k = surf_usm_v(l)%k(m)
3665!
3666!--           Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3667!--           use default value.
3668              ground_floor_level_l = ground_floor_level
3669              IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3670                 IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                 &
3671                      building_pars_f%fill ) &
3672                    ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)
3673              ENDIF
3674!
3675!--           Determine height of surface element above ground level. Please
3676!--           note, height of surface element is determined with respect to
3677!--           its height of the adjoing atmospheric grid point.
3678              IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3679                 z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j-surf_usm_v(l)%joff,    &
3680                                                      i-surf_usm_v(l)%ioff)
3681              ELSE
3682                 z_agl = zw(k)
3683              ENDIF
3684!
3685!--           Set flag for ground level
3686              IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3687                 surf_usm_v(l)%ground_level(m) = .TRUE.
3688
3689           ENDDO
3690        ENDDO
3691!
3692!--     Initialization of resistances.
3693        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3694           surf_usm_h%r_a(m)        = 50.0_wp
3695           surf_usm_h%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3696           surf_usm_h%r_a_window(m) = 50.0_wp
3697        ENDDO
3698        DO  l = 0, 3
3699           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3700              surf_usm_v(l)%r_a(m)        = 50.0_wp
3701              surf_usm_v(l)%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3702              surf_usm_v(l)%r_a_window(m) = 50.0_wp
3703           ENDDO
3704        ENDDO
3705!
3706!--     Initialize urban-type surface attribute. According to initialization in
3707!--     land-surface model, follow a 3-level approach.
3708!--     Level 1 - initialization via default attributes
3709        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3710!
3711!--        Now, all horizontal surfaces are roof surfaces (?)
3712           surf_usm_h%isroof_surf(m)   = .TRUE.
3713           surf_usm_h%surface_types(m) = roof_category         !< default category for root surface
3714!
3715!--        In order to distinguish between ground floor level and
3716!--        above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3717           ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3718                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3719           ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3720                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3721           ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3722                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3723           ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3724                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3725           ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3726                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3727           ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3728                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3729           ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3730                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3731           ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3732                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3733           ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3734                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3735           ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3736                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3737           ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3738                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3739           ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3740                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3741           ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3742                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3743           ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3744                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3745           ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3746                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3747           ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3748                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3749           ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3750                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3751           ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3752                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3753!
3754!--        Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3755           surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3756           surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3757           surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3758           surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3759
3760           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3761           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3762           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3763           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3764           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3765           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3766           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3767           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3768           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3769           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3770           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3771           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3772           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3773           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3774           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3775           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)
3776           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3777           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3778           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3779           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3780           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3781           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3782           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3783           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3784
3785           surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3786           surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3787!
3788!--        emissivity of wall-, green- and window fraction
3789           surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3790           surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3791           surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3792
3793           surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3794
3795           surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3796           surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3797           surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3798!
3799!--        albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
3800           surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type)  )
3801           surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3802           surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type)   )
3803
3804           surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3805           surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3806           surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3807           surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3808           
3809           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3810           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3811           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3812           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3813           
3814           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3815           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3816           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3817           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3818
3819           surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3820           surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type) 
3821           surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3822           surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type) 
3823           surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3824           surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type) 
3825
3826        ENDDO
3827
3828        DO  l = 0, 3
3829           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3830
3831              surf_usm_v(l)%surface_types(m) = wall_category         !< default category for root surface
3832!
3833!--           In order to distinguish between ground floor level and
3834!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3835              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3836                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3837              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3838                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3839              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3840                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3841              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3842                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3843              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3844                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3845              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3846                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3847              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3848                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3849              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3850                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3851              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3852                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3853              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3854                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3855              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3856                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3857              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3858                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3859              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3860                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3861              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3862                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3863              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3864                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3865              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
3866                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3867              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3868                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3869              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3870                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3871
3872!
3873!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3874              surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)   = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3875              surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)  = building_pars(ind_green_frac_w,building_type) 
3876              surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)    = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3877              surf_usm_v(l)%lai(m)                 = building_pars(ind_lai_w,building_type) 
3878
3879              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3880              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3881              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3882              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3883             
3884              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3885              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3886              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3887              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3888             
3889              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3890              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3891              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3892              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3893
3894              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3895              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3896              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3897              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3898             
3899              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3900              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3901              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3902              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3903
3904              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3905              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3906              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3907              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3908
3909              surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3910              surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3911!
3912!--           emissivity of wall-, green- and window fraction
3913              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3914              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3915              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3916
3917              surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3918
3919              surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3920              surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3921              surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3922
3923              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type) )
3924              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3925              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type) )
3926
3927              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3928              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3929              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3930              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3931             
3932              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3933              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3934              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3935              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3936
3937              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3938              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3939              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3940              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3941
3942              surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3943              surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type)
3944              surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3945              surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type)
3946              surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3947              surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type)
3948
3949           ENDDO
3950        ENDDO
3951!
3952!--     Level 2 - initialization via building type read from file
3953        IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3954           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3955              i = surf_usm_h%i(m)
3956              j = surf_usm_h%j(m)
3957!
3958!--           For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
3959              st = building_type_f%var(j,i)
3960              IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
3961
3962!
3963!--              In order to distinguish between ground floor level and
3964!--              above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3965                 ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3966                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3967                 ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3968                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3969                 ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3970                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3971                 ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3972                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3973                 ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3974                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3975                 ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3976                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3977                 ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3978                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3979                 ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3980                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3981                 ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3982                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3983                 ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3984                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3985                 ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3986                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3987                 ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3988                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3989                 ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3990                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3991                 ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3992                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3993                 ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3994                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3995                 ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3996                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3997                 ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3998                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3999                 ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4000                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4001
4002!
4003!--              Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4004                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4005                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4006                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st) 
4007                 surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4008
4009                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4010                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4011                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4012                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4013                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4014                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4015                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4016                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4017                 
4018                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4019                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4020                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4021                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4022                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4023                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4024                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4025                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4026               
4027                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4028                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4029                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4030                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4031                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4032                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4033                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4034                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4035
4036                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4037                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4038!
4039!--              emissivity of wall-, green- and window fraction
4040                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4041                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4042                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4043
4044                 surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4045
4046                 surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4047                 surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4048                 surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4049!
4050!--              albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
4051                 surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4052                 surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4053                 surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4054
4055                 surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4056                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4057                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4058                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4059                 
4060                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4061                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4062                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4063                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4064
4065                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4066                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4067                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4068                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4069
4070                 surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4071                 surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st)
4072                 surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4073                 surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st)
4074                 surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4075                 surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st)
4076
4077              ENDIF
4078           ENDDO
4079
4080           DO  l = 0, 3
4081              DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
4082                 i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
4083                 j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
4084!
4085!--              For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4086
4087                 st = building_type_f%var(j,i)
4088                 IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4089
4090!
4091!--                 In order to distinguish between ground floor level and
4092!--                 above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4093                    ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4094                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4095                    ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4096                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4097                    ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4098                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4099                    ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4100                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4101                    ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4102                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4103                    ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4104                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4105                    ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4106                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4107                    ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4108                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4109                    ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4110                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4111                    ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4112                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4113                    ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4114                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4115                    ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4116                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4117                    ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4118                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4119                    ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4120                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4121                    ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4122                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4123                    ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4124                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4125                    ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4126                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4127                    ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4128                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4129
4130!
4131!--                 Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4132                    surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4133                    surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_w,st) 
4134                    surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st)   
4135                    surf_usm_v(l)%lai(m)                = building_pars(ind_lai_w,st) 
4136
4137                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4138                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4139                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4140                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4141                   
4142                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4143                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4144                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4145                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4146                   
4147                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4148                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4149                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4150                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4151
4152                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4153                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4154                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4155                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4156                   
4157                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4158                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4159                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4160                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4161                   
4162                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4163                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4164                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4165                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4166
4167                    surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4168                    surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4169!
4170!--                 emissivity of wall-, green- and window fraction
4171                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4172                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4173                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4174
4175                    surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4176
4177                    surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4178                    surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4179                    surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4180
4181                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4182                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4183                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4184
4185                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4186                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4187                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4188                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4189                   
4190                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4191                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4192                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4193                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4194                   
4195                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4196                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4197                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4198                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4199
4200                    surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4201                    surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st) 
4202                    surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4203                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st) 
4204                    surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4205                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st) 
4206
4207
4208                 ENDIF
4209              ENDDO
4210           ENDDO
4211        ENDIF
4212
4213!
4214!--     Level 3 - initialization via building_pars read from file
4215        IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
4216           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4217              i = surf_usm_h%i(m)
4218              j = surf_usm_h%j(m)
4219
4220!
4221!--           In order to distinguish between ground floor level and
4222!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4223              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4224                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4225              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4226                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4227              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4228                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4229              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4230                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4231              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4232                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4233              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4234                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4235              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4236                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4237              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4238                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4239              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4240                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4241              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4242                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4243              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4244                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4245              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4246                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4247              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4248                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4249              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4250                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4251              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4252                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4253              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
4254                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4255              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4256                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4257              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4258                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4259
4260!
4261!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4262              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4263                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i)   
4264              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4265                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) 
4266              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )     & 
4267                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i)
4268
4269 
4270              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i) /= building_pars_f%fill )        &
4271                 surf_usm_h%lai(m)             = building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i)
4272
4273              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4274                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4275                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4276              ENDIF
4277              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4278                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4279              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4280                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4281              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4282                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4283                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4284              ENDIF
4285              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4286                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4287              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4288                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4289              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4290                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4291                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4292              ENDIF
4293              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4294                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4295              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4296                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4297
4298              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4299                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4300                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4301              ENDIF
4302              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4303                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4304              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4305                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4306              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4307                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4308                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4309              ENDIF
4310              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4311                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4312              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4313                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4314              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4315                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4316                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4317              ENDIF
4318              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4319                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4320              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4321                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4322
4323              IF ( building_pars_f%pars_xy(12,j,i) /= building_pars_f%fill )         & 
4324                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars_f%pars_xy(12,j,i)   
4325              IF ( building_pars_f%pars_xy(13,j,i) /= building_pars_f%fill )         & 
4326                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars_f%pars_xy(13,j,i)   
4327
4328              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4329                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i)
4330              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_green,j,i) /= building_pars_f%fill )& 
4331                 surf_usm_h%emi