source: palm/trunk/SOURCE/urban_surface_mod.f90 @ 3223

Last change on this file since 3223 was 3223, checked in by suehring, 3 years ago

Bugfix for last commit

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 434.1 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 3223 2018-08-30 13:48:17Z suehring $
30! Bugfix for commit 3222
31!
32! 3222 2018-08-30 13:35:35Z suehring
33! Introduction of surface array for type and its name
34!
35! 3203 2018-08-23 10:48:36Z suehring
36! Revise bulk parameter for emissivity at ground-floor level
37!
38! 3196 2018-08-13 12:26:14Z maronga
39! Added maximum aerodynamic resistance of 300 for horiztonal surfaces.
40!
41! 3176 2018-07-26 17:12:48Z suehring
42! Bugfix, update virtual potential surface temparture, else heat fluxes on
43! roofs might become unphysical
44!
45! 3152 2018-07-19 13:26:52Z suehring
46! Initialize q_surface, which might be used in surface_layer_fluxes
47!
48! 3151 2018-07-19 08:45:38Z raasch
49! remaining preprocessor define strings __check removed
50!
51! 3136 2018-07-16 14:48:21Z suehring
52! Limit also roughness length for heat and moisture where necessary
53!
54! 3123 2018-07-12 16:21:53Z suehring
55! Correct working precision for INTEGER number
56!
57! 3115 2018-07-10 12:49:26Z suehring
58! Additional building type to represent bridges
59!
60! 3091 2018-06-28 16:20:35Z suehring
61! - Limit aerodynamic resistance at vertical walls.
62! - Add check for local roughness length not exceeding surface-layer height and
63!   limit roughness length where necessary.
64!
65! 3065 2018-06-12 07:03:02Z Giersch
66! Unused array dxdir was removed, dz was replaced by dzu to consider vertical
67! grid stretching
68!
69! 3049 2018-05-29 13:52:36Z Giersch
70! Error messages revised
71!
72! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
73! Error message added
74!
75! 3029 2018-05-23 12:19:17Z raasch
76! bugfix: close unit 151 instead of 90
77!
78! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
79! Added pc_transpiration_rate
80!
81! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
82! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications.
83! (moh.hefny):
84! Extended exn for all model domain height to avoid the need to get nzut.
85!
86! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
87! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
88! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
89!
90! 2943 2018-04-03 16:17:10Z suehring
91! Calculate exner function at all height levels and remove some un-used
92! variables.
93!
94! 2932 2018-03-26 09:39:22Z maronga
95! renamed urban_surface_par to urban_surface_parameters
96!
97! 2921 2018-03-22 15:05:23Z Giersch
98! The activation of spinup has been moved to parin
99!
100! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
101! Remove unused pcbl, npcbl from ONLY list
102! moh.hefny:
103! Fixed bugs introduced by new structures and by moving radiation interaction
104! into radiation_model_mod.f90.
105! Bugfix: usm data output 3D didn't respect directions
106!
107! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
108! Local variable ids has to be initialized with a value of -1 in
109! usm_average_3d_data
110!
111! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
112! Calculations of the index range of the subdomain on file which overlaps with
113! the current subdomain are already done in read_restart_data_mod,
114! usm_read/write_restart_data have been renamed to usm_r/wrd_local, variable
115! named found has been introduced for checking if restart data was found,
116! reading of restart strings has been moved completely to
117! read_restart_data_mod, usm_rrd_local is already inside the overlap loop
118! programmed in read_restart_data_mod, SAVE attribute added where necessary,
119! deallocation and allocation of some arrays have been changed to take care of
120! different restart files that can be opened (index i), the marker *** end usm
121! *** is not necessary anymore, strings and their respective lengths are
122! written out and read now in case of restart runs to get rid of prescribed
123! character lengths
124!
125! 2805 2018-02-14 17:00:09Z suehring
126! Initialization of resistances.
127!
128! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
129! Comment concerning output of ground-heat flux added.
130!
131! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
132! Removed redundant commas, added some blanks
133!
134! 2765 2018-01-22 11:34:58Z maronga
135! Major bugfix in calculation of f_shf. Adjustment of roughness lengths in
136! building_pars
137!
138! 2750 2018-01-15 16:26:51Z knoop
139! Move flag plant canopy to modules
140!
141! 2737 2018-01-11 14:58:11Z kanani
142! Removed unused variables t_surf_whole...
143!
144! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
145! resistances are saved in surface attributes
146!
147! 2723 2018-01-05 09:27:03Z maronga
148! Bugfix for spinups (end_time was increased twice in case of LSM + USM runs)
149!
150! 2720 2018-01-02 16:27:15Z kanani
151! Correction of comment
152!
153! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
154! Corrected "Former revisions" section
155!
156! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
157! Changes from last commit documented
158!
159! 2703 2017-12-15 20:12:38Z maronga
160! Workaround for calculation of r_a
161!
162! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
163! - Change in file header (GPL part)
164! - Bugfix in calculation of pt_surface and related fluxes. (BM)
165! - Do not write surface temperatures onto pt array as this might cause
166!   problems with nesting. (MS)
167! - Revised calculation of pt1 (now done in surface_layer_fluxes).
168!   Bugfix, f_shf_window and f_shf_green were not set at vertical surface
169!   elements. (MS)
170! - merged with branch ebsolver
171!   green building surfaces do not evaporate yet
172!   properties of green wall layers and window layers are taken from wall layers
173!   this input data is missing. (RvT)
174! - Merged with branch radiation (developed by Mohamed Salim)
175! - Revised initialization. (MS)
176! - Rename emiss_surf into emissivity, roughness_wall into z0, albedo_surf into
177!   albedo. (MS)
178! - Move first call of usm_radiatin from usm_init to init_3d_model
179! - fixed problem with near surface temperature
180! - added near surface temperature t_surf_10cm_h(m), t_surf_10cm_v(l)%t(m)
181! - does not work with temp profile including stability, ol
182!   t_surf_10cm = pt1 now
183! - merged with 2357 bugfix, error message for nopointer version
184! - added indoor model coupling with wall heat flux
185! - added green substrate/ dry vegetation layer for buildings
186! - merged with 2232 new surface-type structure
187! - added transmissivity of window tiles
188! - added MOSAIK tile approach for 3 different surfaces (RvT)
189!
190! 2583 2017-10-26 13:58:38Z knoop
191! Bugfix: reverted MPI_Win_allocate_cptr introduction in last commit
192!
193! 2582 2017-10-26 13:19:46Z hellstea
194! Workaround for gnufortran compiler added in usm_calc_svf. CALL MPI_Win_allocate is
195! replaced by CALL MPI_Win_allocate_cptr if defined ( __gnufortran ).
196!
197! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
198! Date and time quantities are now read from date_and_time_mod. Solar constant is
199! read from radiation_model_mod
200!
201! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
202! Remove tabs
203!
204! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
205! upper bounds of 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
206! no output of ghost layer data
207!
208! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
209! Bugfix and error message for nopointer version.
210! Additional "! defined(__nopointer)" as workaround to enable compilation of
211! nopointer version.
212!
213! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
214! Get topography top index via Function call
215!
216! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
217! Bugfix: adjust output of shf. Added support for spinups
218!
219! 2287 2017-06-15 16:46:30Z suehring
220! Bugfix in determination topography-top index
221!
222! 2269 2017-06-09 11:57:32Z suehring
223! Enable restart runs with different number of PEs
224! Bugfixes nopointer branch
225!
226! 2258 2017-06-08 07:55:13Z suehring
227! Bugfix, add pre-preprocessor directives to enable non-parrallel mode
228!
229! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
230!
231! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
232! Adjustments according to new surface-type structure. Remove usm_wall_heat_flux;
233! insteat, heat fluxes are directly applied in diffusion_s.
234!
235! 2213 2017-04-24 15:10:35Z kanani
236! Removal of output quantities usm_lad and usm_canopy_hr
237!
238! 2209 2017-04-19 09:34:46Z kanani
239! cpp switch __mpi3 removed,
240! minor formatting,
241! small bugfix for division by zero (Krc)
242!
243! 2113 2017-01-12 13:40:46Z kanani
244! cpp switch __mpi3 added for MPI-3 standard code (Ketelsen)
245!
246! 2071 2016-11-17 11:22:14Z maronga
247! Small bugfix (Resler)
248!
249! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
250! renamed variable rho to rho_ocean
251!
252! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
253! Bugfixes in deallocation of array plantt and reading of csf/csfsurf,
254! optimization of MPI-RMA operations,
255! declaration of pcbl as integer,
256! renamed usm_radnet -> usm_rad_net, usm_canopy_khf -> usm_canopy_hr,
257! splitted arrays svf -> svf & csf, svfsurf -> svfsurf & csfsurf,
258! use of new control parameter varnamelength,
259! added output variables usm_rad_ressw, usm_rad_reslw,
260! minor formatting changes,
261! minor optimizations.
262!
263! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
264! Major reformatting according to PALM coding standard (comments, blanks,
265! alphabetical ordering, etc.),
266! removed debug_prints,
267! removed auxiliary SUBROUTINE get_usm_info, instead, USM flag urban_surface is
268! defined in MODULE control_parameters (modules.f90) to avoid circular
269! dependencies,
270! renamed canopy_heat_flux to pc_heating_rate, as meaning of quantity changed.
271!
272! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
273! Initial revision
274!
275!
276! Description:
277! ------------
278! 2016/6/9 - Initial version of the USM (Urban Surface Model)
279!            authors: Jaroslav Resler, Pavel Krc
280!                     (Czech Technical University in Prague and Institute of
281!                      Computer Science of the Czech Academy of Sciences, Prague)
282!            with contributions: Michal Belda, Nina Benesova, Ondrej Vlcek
283!            partly inspired by PALM LSM (B. Maronga)
284!            parameterizations of Ra checked with TUF3D (E. S. Krayenhoff)
285!> Module for Urban Surface Model (USM)
286!> The module includes:
287!>    1. radiation model with direct/diffuse radiation, shading, reflections
288!>       and integration with plant canopy
289!>    2. wall and wall surface model
290!>    3. surface layer energy balance
291!>    4. anthropogenic heat (only from transportation so far)
292!>    5. necessary auxiliary subroutines (reading inputs, writing outputs,
293!>       restart simulations, ...)
294!> It also make use of standard radiation and integrates it into
295!> urban surface model.
296!>
297!> Further work:
298!> -------------
299!> 1. Remove global arrays surfouts, surfoutl and only keep track of radiosity
300!>    from surfaces that are visible from local surfaces (i.e. there is a SVF
301!>    where target is local). To do that, radiosity will be exchanged after each
302!>    reflection step using MPI_Alltoall instead of current MPI_Allgather.
303!>
304!> 2. Temporarily large values of surface heat flux can be observed, up to
305!>    1.2 Km/s, which seem to be not realistic.
306!>
307!> @todo Output of _av variables in case of restarts
308!> @todo Revise flux conversion in energy-balance solver
309!> @todo Bugfixing in nopointer branch
310!> @todo Check optimizations for RMA operations
311!> @todo Alternatives for MPI_WIN_ALLOCATE? (causes problems with openmpi)
312!> @todo Check for load imbalances in CPU measures, e.g. for exchange_horiz_prog
313!>       factor 3 between min and max time
314!> @todo Move setting of flag indoor_model to indoor_model_mod once available
315!> @todo Check divisions in wtend (etc.) calculations for possible division
316!>       by zero, e.g. in case fraq(0,m) + fraq(1,m) = 0?!
317!> @todo Use unit 90 for OPEN/CLOSE of input files (FK)
318!> @todo Move plant canopy stuff into plant canopy code
319!------------------------------------------------------------------------------!
320 MODULE urban_surface_mod
321
322#if ! defined( __nopointer )
323    USE arrays_3d,                                                             &
324        ONLY:  dzu, hyp, zu, pt, pt_1, pt_2, p, u, v, w, hyp, tend
325#endif
326
327    USE cloud_parameters,                                                      &
328        ONLY:  cp, r_d
329
330    USE constants,                                                             &
331        ONLY:  pi
332   
333    USE control_parameters,                                                    &
334        ONLY:  coupling_start_time, topography, dt_3d, humidity,               &
335               intermediate_timestep_count, initializing_actions,              &
336               intermediate_timestep_count_max, simulated_time, end_time,      &
337               timestep_scheme, tsc, coupling_char, io_blocks, io_group,       &
338               message_string, time_since_reference_point, surface_pressure,   &
339               g, pt_surface, large_scale_forcing, lsf_surf, spinup,           &
340               spinup_pt_mean, spinup_time, time_do3d, dt_do3d,                &
341               average_count_3d, varnamelength, urban_surface, kappa,          &
342               plant_canopy
343
344    USE cpulog,                                                                &
345        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
346
347    USE date_and_time_mod,                                                     &
348        ONLY:  time_utc_init
349
350    USE grid_variables,                                                        &
351        ONLY:  dx, dy, ddx, ddy, ddx2, ddy2
352
353    USE indices,                                                               &
354        ONLY:  nx, ny, nnx, nny, nnz, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys,    &
355               nysg, nzb, nzt, nbgp, wall_flags_0
356
357    USE, INTRINSIC :: iso_c_binding
358
359    USE kinds
360             
361    USE pegrid
362   
363    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
364        ONLY:  pc_heating_rate, pc_transpiration_rate
365   
366    USE radiation_model_mod,                                                   &
367        ONLY:  albedo_type, radiation_interaction, calc_zenith, zenith,        &
368               radiation, rad_sw_in, rad_lw_in, rad_sw_out, rad_lw_out,        &
369               sigma_sb, solar_constant, sun_direction, sun_dir_lat,           &
370               sun_dir_lon,                                                    &
371               force_radiation_call, surfinsw, surfinlw, surfinswdir,          &
372               surfinswdif, surfoutsw, surfoutlw, surfins,nsvfl, svf, svfsurf, &
373               surfinl, surfinlwdif, rad_sw_in_dir, rad_sw_in_diff,            &
374               rad_lw_in_diff, surfouts, surfoutl, surfoutsl, surfoutll, surf, &
375               surfl, nsurfl, nsurfs, surfstart, pcbinsw, pcbinlw,             &
376               iup_u, inorth_u, isouth_u, ieast_u, iwest_u, iup_l,             &
377               inorth_l, isouth_l, ieast_l, iwest_l, id,                       &
378               iz, iy, ix, idir, jdir, kdir,  nsurf_type, nsurf, idsvf, ndsvf, &
379               iup_a, idown_a, inorth_a, isouth_a, ieast_a, iwest_a,           &
380               idcsf, ndcsf, kdcsf, pct,                                       &
381               startland, endland, startwall, endwall, skyvf, skyvft
382
383    USE statistics,                                                            &
384        ONLY:  hom, statistic_regions
385
386    USE surface_mod,                                                           &
387        ONLY:  get_topography_top_index_ji, get_topography_top_index,          &
388               ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h,           &
389               surf_usm_v, surface_restore_elements
390
391
392    IMPLICIT NONE
393
394
395!-- configuration parameters (they can be setup in PALM config)
396    LOGICAL ::  usm_material_model = .TRUE.        !< flag parameter indicating wheather the  model of heat in materials is used
397    LOGICAL ::  usm_anthropogenic_heat = .FALSE.   !< flag parameter indicating wheather the anthropogenic heat sources (e.g.transportation) are used
398    LOGICAL ::  force_radiation_call_l = .FALSE.   !< flag parameter for unscheduled radiation model calls
399    LOGICAL ::  indoor_model = .FALSE.             !< whether to use the indoor model
400    LOGICAL ::  read_wall_temp_3d = .FALSE.
401
402
403    INTEGER(iwp) ::  building_type = 1               !< default building type (preleminary setting)
404    INTEGER(iwp) ::  land_category = 2               !< default category for land surface
405    INTEGER(iwp) ::  wall_category = 2               !< default category for wall surface over pedestrian zone
406    INTEGER(iwp) ::  pedestrian_category = 2         !< default category for wall surface in pedestrian zone
407    INTEGER(iwp) ::  roof_category = 2               !< default category for root surface
408    REAL(wp)     ::  roughness_concrete = 0.001_wp   !< roughness length of average concrete surface
409!
410!-- Indices of input attributes for (above) ground floor level
411    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall          = 38 !< index in input list for albedo_type of wall fraction
412    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green         = 39 !< index in input list for albedo_type of green fraction
413    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win           = 40 !< index in input list for albedo_type of window fraction
414    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_agfl    = 14 !< index in input list for wall emissivity, above ground floor level
415    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_gfl     = 32 !< index in input list for wall emissivity, ground floor level
416    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_agfl   = 15 !< index in input list for green emissivity, above ground floor level
417    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_gfl    = 33 !< index in input list for green emissivity, ground floor level
418    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_agfl     = 16 !< index in input list for window emissivity, above ground floor level
419    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_gfl      = 34 !< index in input list for window emissivity, ground floor level
420    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_agfl = 2  !< index in input list for green fraction on wall, above ground floor level
421    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_gfl  = 23 !< index in input list for green fraction on wall, ground floor level
422    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_agfl = 3  !< index in input list for green fraction on roof, above ground floor level
423    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_gfl  = 24 !< index in input list for green fraction on roof, ground floor level
424    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_agfl          =  6 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, above ground floor level
425    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_gfl           = 26 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, ground floor level
426    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_agfl          = 7  !< index in input list for heat capacity at second wall layer, above ground floor level
427    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_gfl           = 27 !< index in input list for heat capacity at second wall layer, ground floor level
428    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_agfl          = 8  !< index in input list for heat capacity at third wall layer, above ground floor level
429    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_gfl           = 28 !< index in input list for heat capacity at third wall layer, ground floor level
430    INTEGER(iwp) ::  ind_gflh              = 20 !< index in input list for ground floor level height
431    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_agfl        = 4  !< index in input list for LAI on roof, above ground floor level
432    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_gfl         = 4  !< index in input list for LAI on roof, ground floor level
433    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_agfl        = 5  !< index in input list for LAI on wall, above ground floor level
434    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_gfl         = 25 !< index in input list for LAI on wall, ground floor level
435    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_agfl          = 9  !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, above ground floor level
436    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_gfl           = 29 !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, ground floor level
437    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_agfl          = 10 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, above ground floor level
438    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_gfl           = 30 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, ground floor level
439    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_agfl          = 11 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, above ground floor level
440    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_gfl           = 31 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, ground floor level
441    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1           = 41 !< index for wall layer thickness - 1st layer
442    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2           = 42 !< index for wall layer thickness - 2nd layer
443    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3           = 43 !< index for wall layer thickness - 3rd layer
444    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4           = 44 !< index for wall layer thickness - 4th layer
445    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_agfl        = 17 !< index in input list for window transmissivity, above ground floor level
446    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_gfl         = 35 !< index in input list for window transmissivity, ground floor level
447    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_agfl    = 0  !< index in input list for wall fraction, above ground floor level
448    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_gfl     = 21 !< index in input list for wall fraction, ground floor level
449    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_agfl     = 1  !< index in input list for window fraction, above ground floor level
450    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_gfl      = 22 !< index in input list for window fraction, ground floor level
451    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_agfl           = 18 !< index in input list for z0, above ground floor level
452    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_gfl            = 36 !< index in input list for z0, ground floor level
453    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_agfl         = 19 !< index in input list for z0h / z0q, above ground floor level
454    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_gfl          = 37 !< index in input list for z0h / z0q, ground floor level
455
456
457    REAL(wp)  ::  roof_height_limit = 4._wp          !< height for distinguish between land surfaces and roofs
458    REAL(wp)  ::  ground_floor_level = 4.0_wp        !< default ground floor level
459
460
461    CHARACTER(37), DIMENSION(0:7), PARAMETER :: building_type_name = (/     &
462                                   'user-defined                         ', & !  0
463                                   'residential - 1950                   ', & !  1
464                                   'residential 1951 - 2000              ', & !  2
465                                   'residential 2001 -                   ', & !  3
466                                   'office - 1950                        ', & !  4
467                                   'office 1951 - 2000                   ', & !  5
468                                   'office 2001 -                        ', & !  6
469                                   'bridges                              '  & !  7
470                                                                     /)
471!
472!-- building parameters, 4 different types
473!-- 0 - wall fraction, 1- window fraction, 2 - green fraction on wall, 3- green fraction
474!-- at roof, 4 - lai of green fraction at roof,  5 - lai of green fraction at wall,
475!-- 6 - heat capacity of wall layer 1, 7 - heat capacity of wall layer 2,
476!-- 8 - heat capacity of wall layer 3, 9 - thermal conductivity of wall layer 1,
477!-- 10 - thermal conductivity of wall layer 2, 11 - thermal conductivity of wall layer 3, 
478!-- 12 - indoor target summer temperature ( K ), 13 - indoor target winter temperature (K),
479!-- 14 - emissivity of wall fraction, 15 - emissivity of green fraction, 16 - emissivity of window fraction,
480!-- 17 - transmissivity of window fraction, 18 - z0, 19 - z0h/z0q, 20 - ground floor height,
481!-- 21 - ground floor wall fraction, 22 - ground floor window fraction, 23 ground floor green fraction,
482!-- 24 - ground floor green fraction on roof, 25 - ground floor lai of green fraction,
483!-- 26 - ground floor heat capacity of wall layer 1, 27 - ground floor heat capacity of wall layer 1,
484!-- 28 - ground floor heat capacity of wall layer 3, 29 - ground floor thermal conductivity of wall layer 1,
485!-- 30 - ground floor thermal conductivity of wall layer 2, 31 - ground floor thermal conductivity of wall layer 3,
486!-- 32 - ground floor emissivity of wall fraction, 33 - ground floor emissivity of green fraction,
487!-- 34 - ground floor emissivity of window fraction, 35 - ground floor transmissivity of window fraction,
488!-- 36 - ground floor z0, 37 - ground floor z0h/z0q, 38 - albedo type wall fraction
489!-- 39 - albedo type green fraction, 40 - albedo type window fraction
490!-- 41 - wall layer thickness - 1st layer, 42 - wall layer thickness - 2nd layer,
491!-- 43 - wall layer thickness - 3rd layer, 44 - wall layer thickness - 4th layer,
492!-- 45 - heat capacity of the wall surface, 46 - heat conductivity
493!-- Please note, only preleminary dummy values so far!
494    REAL(wp), DIMENSION(0:46,1:7), PARAMETER :: building_pars = RESHAPE( (/    &
495        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
496        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
497        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
498        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
499        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
500        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
501        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
502        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
503        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
504        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
505        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 1
506        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
507        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
508        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
509        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
510        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
511        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
512        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
513        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
514        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
515        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
516        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 2
517        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
518        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
519        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
520        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
521        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
522        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
523        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
524        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
525        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
526        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
527        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 3
528        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
529        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
530        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
531        0.01_wp, 0.001_wp, 4.0_wp,                                             & !parameter 18-20
532        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
533        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
534        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
535        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
536        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
537        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
538        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 4
539        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
540        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
541        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
542        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
543        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
544        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
545        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
546        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
547        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
548        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
549        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 5
550        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
551        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
552        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
553        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
554        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
555        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
556        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
557        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
558        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
559        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
560        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 6
561        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
562        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
563        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
564        0.001_wp, 0.0001_wp, 0.0_wp,                                           & !parameter 18-20
565        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
566        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
567        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
568        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
569        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
570        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
571        20000.0_wp, 10.0_wp                                                    & !parameter 45-46 - end of type 7 (bridges)
572                                                                          /),  &
573                                                               (/47, 7/) )
574
575!
576!-- Type for surface temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
577    TYPE t_surf_vertical
578       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE         :: t
579    END TYPE t_surf_vertical
580!
581!-- Type for wall temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
582    TYPE t_wall_vertical
583       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE       :: t
584    END TYPE t_wall_vertical
585
586
587!-- arrays for time averages
588!-- 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
589    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  rad_net_av       !< average of rad_net_l
590    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinsw_av      !< average of sw radiation falling to local surface including radiation from reflections
591    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlw_av      !< average of lw radiation falling to local surface including radiation from reflections
592    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdir_av   !< average of direct sw radiation falling to local surface
593    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdif_av   !< average of diffuse sw radiation from sky and model boundary falling to local surface
594    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwdif_av   !< average of diffuse lw radiation from sky and model boundary falling to local surface
595    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswref_av   !< average of sw radiation falling to surface from reflections
596    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwref_av   !< average of lw radiation falling to surface from reflections
597    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutsw_av     !< average of total sw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
598    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutlw_av     !< average of total lw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
599    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfins_av       !< average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
600    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinl_av       !< average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
601    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfhf_av        !< average of total radiation flux incoming to minus outgoing from local surface 
602    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_av       !< average of wghf_eb
603    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wshf_eb_av       !< average of wshf_eb
604    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_wall_av        !< Average of t_wall
605    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_green_av !< average of wghf_eb_green
606    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_green_av       !< Average of t_green
607    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  wghf_eb_window_av !< average of wghf_eb_window
608    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  t_window_av      !< Average of t_window   
609   
610
611!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
612!-- anthropogenic heat sources
613!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
614    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE        ::  aheat             !< daily average of anthropogenic heat (W/m2)
615    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  aheatprof         !< diurnal profiles of anthropogenic heat for particular layers
616    INTEGER(iwp)                                   ::  naheatlayers = 1  !< number of layers of anthropogenic heat
617
618!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
619!-- wall surface model
620!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
621!-- wall surface model constants
622    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzb_wall = 0       !< inner side of the wall model (to be switched)
623    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzt_wall = 3       !< outer side of the wall model (to be switched)
624    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzw = 4            !< number of wall layers (fixed for now)
625
626    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
627                                                                         !< normalized soil, wall and roof layer depths (m/m)
628!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
629    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
630!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
631!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
632                                                                         !< normalized window layer depths (m/m)
633!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
634                                                                         !< normalized green layer depths (m/m)
635    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
636!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
637
638
639    REAL(wp)                                       :: wall_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner wall surface (~22 degrees C) (K)
640    REAL(wp)                                       :: roof_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner roof surface (~22 degrees C) (K)
641    REAL(wp)                                       :: soil_inner_temperature = 288.0_wp    !< temperature of the deep soil (~15 degrees C) (K)
642    REAL(wp)                                       :: window_inner_temperature = 295.0_wp  !< temperature of the inner window surface (~22 degrees C) (K)
643
644!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
645!-- surface and material model variables for walls, ground, roofs
646!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
647    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn                !< normalized wall layer depths (m)
648    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_window         !< normalized window layer depths (m)
649    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_green          !< normalized green layer depths (m)
650
651#if defined( __nopointer )
652    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h           !< wall surface temperature (K) at horizontal walls
653    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_p         !< progn. wall surface temperature (K) at horizontal walls
654    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h    !< window surface temperature (K) at horizontal walls
655    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_p  !< progn. window surface temperature (K) at horizontal walls
656    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h     !< green surface temperature (K) at horizontal walls
657    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_p   !< progn. green surface temperature (K) at horizontal walls
658    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h      !< near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
659    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_p    !< progn. near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
660    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v
661    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v_p
662    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v
663    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v_p
664    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v
665    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v_p
666    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v
667    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v_p
668#else
669    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h
670    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h_p
671    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h
672    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h_p
673    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h
674    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h_p
675    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h
676    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h_p
677
678    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_1
679    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_2
680    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_1
681    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_2
682    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_1
683    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_2
684    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_1
685    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_2
686
687    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v
688    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v_p
689    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v
690    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v_p
691    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v
692    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v_p
693    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v
694    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v_p
695
696    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_1
697    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_2
698    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_1
699    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_2
700    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_1
701    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_2
702    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_1
703    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_2
704   
705#endif
706    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_av          !< average of wall surface temperature (K)
707    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_av   !< average of window surface temperature (K)
708    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_av    !< average of green wall surface temperature (K)
709    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_av    !< average of whole wall surface temperature (K)
710
711!-- Temporal tendencies for time stepping           
712    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_m       !< surface temperature tendency of wall (K)
713    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_window_m !< surface temperature tendency of window (K)
714    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: tt_surface_green_m !< surface temperature tendency of green wall (K)
715
716!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
717!-- Energy balance variables
718!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
719!-- parameters of the land, roof and wall surfaces
720
721#if defined( __nopointer )
722    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h             !< Wall temperature (K)
723    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av          !< Average of t_wall
724    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_p           !< Prog. wall temperature (K)
725    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h           !< Window temperature (K)
726    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av        !< Average of t_window
727    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_p         !< Prog. window temperature (K)
728    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h            !< Green temperature (K)
729    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av         !< Average of t_green
730    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_p          !< Prog. green temperature (K)
731
732    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v             !< Wall temperature (K)
733    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av          !< Average of t_wall
734    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_p           !< Prog. wall temperature (K)
735    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v           !< Window temperature (K)
736    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av        !< Average of t_window
737    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_p         !< Prog. window temperature (K)
738    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v            !< Green temperature (K)
739    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av         !< Average of t_green
740    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_p          !< Prog. green temperature (K)
741#else
742    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_wall_h, t_wall_h_p
743    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_av, t_wall_h_1, t_wall_h_2
744    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_window_h, t_window_h_p
745    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_av, t_window_h_1, t_window_h_2
746    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_green_h, t_green_h_p
747    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_av, t_green_h_1, t_green_h_2
748
749    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_wall_v, t_wall_v_p
750    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_av, t_wall_v_1, t_wall_v_2
751    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_window_v, t_window_v_p
752    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_av, t_window_v_1, t_window_v_2
753    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_green_v, t_green_v_p
754    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_av, t_green_v_1, t_green_v_2
755#endif
756
757!-- Wall temporal tendencies for time stepping
758    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_wall_m          !< t_wall prognostic array
759    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_window_m        !< t_window prognostic array
760    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: tt_green_m         !< t_green prognostic array
761
762!-- Surface and material parameters classes (surface_type)
763!-- albedo, emissivity, lambda_surf, roughness, thickness, volumetric heat capacity, thermal conductivity
764    INTEGER(iwp)                                   :: n_surface_types      !< number of the wall type categories
765    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: n_surface_params = 9 !< number of parameters for each type of the wall
766    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ialbedo  = 1         !< albedo of the surface
767    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iemiss   = 2         !< emissivity of the surface
768    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdas = 3         !< heat conductivity lambda S between surface and material ( W m-2 K-1 )
769    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irough   = 4         !< roughness length z0 for movements
770    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iroughh  = 5         !< roughness length z0h for scalars (heat, humidity,...)
771    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: icsurf   = 6         !< Surface skin layer heat capacity (J m-2 K-1 )
772    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ithick   = 7         !< thickness of the surface (wall, roof, land)  ( m )
773    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irhoC    = 8         !< volumetric heat capacity rho*C of the material ( J m-3 K-1 )
774    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdah = 9         !< thermal conductivity lambda H of the wall (W m-1 K-1 )
775    CHARACTER(12), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       :: surface_type_names   !< names of wall types (used only for reports)
776    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE        :: surface_type_codes   !< codes of wall types
777    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: surface_params       !< parameters of wall types
778
779   
780!-- interfaces of subroutines accessed from outside of this module
781    INTERFACE usm_boundary_condition
782       MODULE PROCEDURE usm_boundary_condition
783    END INTERFACE usm_boundary_condition
784
785    INTERFACE usm_check_data_output
786       MODULE PROCEDURE usm_check_data_output
787    END INTERFACE usm_check_data_output
788   
789    INTERFACE usm_check_parameters
790       MODULE PROCEDURE usm_check_parameters
791    END INTERFACE usm_check_parameters
792   
793    INTERFACE usm_data_output_3d
794       MODULE PROCEDURE usm_data_output_3d
795    END INTERFACE usm_data_output_3d
796   
797    INTERFACE usm_define_netcdf_grid
798       MODULE PROCEDURE usm_define_netcdf_grid
799    END INTERFACE usm_define_netcdf_grid
800
801    INTERFACE usm_init_urban_surface
802       MODULE PROCEDURE usm_init_urban_surface
803    END INTERFACE usm_init_urban_surface
804
805    INTERFACE usm_material_heat_model
806       MODULE PROCEDURE usm_material_heat_model
807    END INTERFACE usm_material_heat_model
808   
809    INTERFACE usm_green_heat_model
810       MODULE PROCEDURE usm_green_heat_model
811    END INTERFACE usm_green_heat_model
812   
813    INTERFACE usm_parin
814       MODULE PROCEDURE usm_parin
815    END INTERFACE usm_parin
816   
817    INTERFACE usm_temperature_near_surface
818       MODULE PROCEDURE usm_temperature_near_surface
819    END INTERFACE usm_temperature_near_surface
820
821    INTERFACE usm_rrd_local
822       MODULE PROCEDURE usm_rrd_local
823    END INTERFACE usm_rrd_local
824
825    INTERFACE usm_surface_energy_balance
826       MODULE PROCEDURE usm_surface_energy_balance
827    END INTERFACE usm_surface_energy_balance
828   
829    INTERFACE usm_swap_timelevel
830       MODULE PROCEDURE usm_swap_timelevel
831    END INTERFACE usm_swap_timelevel
832       
833    INTERFACE usm_wrd_local
834       MODULE PROCEDURE usm_wrd_local
835    END INTERFACE usm_wrd_local
836
837    INTERFACE usm_allocate_surface
838       MODULE PROCEDURE usm_allocate_surface
839    END INTERFACE usm_allocate_surface
840
841    INTERFACE usm_average_3d_data
842       MODULE PROCEDURE usm_average_3d_data
843    END INTERFACE usm_average_3d_data
844
845   
846    SAVE
847
848    PRIVATE 
849   
850!-- Public functions
851    PUBLIC usm_boundary_condition, usm_check_parameters, usm_init_urban_surface,&
852           usm_rrd_local,                                                      & 
853           usm_surface_energy_balance, usm_material_heat_model,                &
854           usm_swap_timelevel, usm_check_data_output, usm_average_3d_data,     &
855           usm_data_output_3d, usm_define_netcdf_grid, usm_parin,              &
856           usm_wrd_local, usm_allocate_surface
857
858!-- Public parameters, constants and initial values
859    PUBLIC usm_anthropogenic_heat, usm_material_model,                          &
860           usm_green_heat_model, usm_temperature_near_surface
861
862
863
864 CONTAINS
865
866!------------------------------------------------------------------------------!
867! Description:
868! ------------
869!> This subroutine creates the necessary indices of the urban surfaces
870!> and plant canopy and it allocates the needed arrays for USM
871!------------------------------------------------------------------------------!
872    SUBROUTINE usm_allocate_surface
873   
874        IMPLICIT NONE
875       
876        INTEGER(iwp) ::  l
877
878!
879!--     Allocate radiation arrays which are part of the new data type.
880!--     For horizontal surfaces.
881        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf(1:surf_usm_h%ns)    )
882        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_l(1:surf_usm_h%ns) )
883!
884!--     For vertical surfaces
885        DO  l = 0, 3
886           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
887           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_l(1:surf_usm_v(l)%ns) )
888        ENDDO
889
890!--     Wall surface model
891!--     allocate arrays for wall surface model and define pointers
892       
893!--     allocate array of wall types and wall parameters
894        ALLOCATE ( surf_usm_h%surface_types(1:surf_usm_h%ns)      )
895        ALLOCATE ( surf_usm_h%building_type(1:surf_usm_h%ns)      )
896        ALLOCATE ( surf_usm_h%building_type_name(1:surf_usm_h%ns) )
897        surf_usm_h%building_type      = 0
898        surf_usm_h%building_type_name = 'none'
899        DO  l = 0, 3
900           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surface_types(1:surf_usm_v(l)%ns) )
901           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%building_type(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
902           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%building_type_name(1:surf_usm_v(l)%ns) )
903           surf_usm_v(l)%building_type      = 0
904           surf_usm_v(l)%building_type_name = 'none'
905        ENDDO
906!
907!--     Allocate albedo_type and albedo. Each surface element
908!--     has 3 values, 0: wall fraction, 1: green fraction, 2: window fraction.
909        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo_type(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
910        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo(0:2,1:surf_usm_h%ns)      )
911        surf_usm_h%albedo_type = albedo_type
912        DO  l = 0, 3
913           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo_type(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
914           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
915           surf_usm_v(l)%albedo_type = albedo_type
916        ENDDO       
917
918
919!
920!--     Allocate indoor target temperature for summer and winter
921        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_summer(1:surf_usm_h%ns) )
922        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_winter(1:surf_usm_h%ns) )
923        DO  l = 0, 3
924           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_summer(1:surf_usm_v(l)%ns) )
925           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_winter(1:surf_usm_v(l)%ns) )
926        ENDDO   
927!
928!--     Allocate flag indicating ground floor level surface elements
929        ALLOCATE ( surf_usm_h%ground_level(1:surf_usm_h%ns) ) 
930        DO  l = 0, 3
931           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%ground_level(1:surf_usm_v(l)%ns) )
932        ENDDO   
933!
934!--      Allocate arrays for relative surface fraction.
935!--      0 - wall fraction, 1 - green fraction, 2 - window fraction
936         ALLOCATE( surf_usm_h%frac(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
937         surf_usm_h%frac = 0.0_wp
938         DO  l = 0, 3
939            ALLOCATE( surf_usm_v(l)%frac(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
940            surf_usm_v(l)%frac = 0.0_wp
941         ENDDO
942       
943!--     wall and roof surface parameters. First for horizontal surfaces
944        ALLOCATE ( surf_usm_h%isroof_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
945        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
946        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_window(1:surf_usm_h%ns) )
947        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_green(1:surf_usm_h%ns)  )
948        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface(1:surf_usm_h%ns)       )
949        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_window(1:surf_usm_h%ns)   )
950        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_green(1:surf_usm_h%ns)    )
951        ALLOCATE ( surf_usm_h%transmissivity(1:surf_usm_h%ns)  )
952        ALLOCATE ( surf_usm_h%lai(1:surf_usm_h%ns)             )
953        ALLOCATE ( surf_usm_h%emissivity(0:2,1:surf_usm_h%ns)  )
954        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a(1:surf_usm_h%ns)             )
955        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_green(1:surf_usm_h%ns)       )
956        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_window(1:surf_usm_h%ns)      )
957
958!
959!--     For vertical surfaces.
960        DO  l = 0, 3
961           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
962           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
963           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
964           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_window(1:surf_usm_v(l)%ns)   )
965           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
966           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_green(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
967           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%transmissivity(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
968           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lai(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
969           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%emissivity(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
970           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
971           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_green(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
972           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_window(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
973        ENDDO
974
975!       
976!--     allocate wall and roof material parameters. First for horizontal surfaces
977        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_wall(1:surf_usm_h%ns)               )
978        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_window(1:surf_usm_h%ns)                  )
979        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_green(1:surf_usm_h%ns)                   )
980        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
981        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
982        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
983        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
984        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
985        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)     )
986
987!
988!--     For vertical surfaces.
989        DO  l = 0, 3
990           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_wall(1:surf_usm_v(l)%ns)               )
991           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_window(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
992           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_green(1:surf_usm_v(l)%ns)                   )
993           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
994           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
995           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
996           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
997           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
998           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
999        ENDDO
1000
1001!--     allocate wall and roof layers sizes. For horizontal surfaces.
1002        ALLOCATE ( zwn(nzb_wall:nzt_wall) )
1003        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1004        ALLOCATE ( zwn_window(nzb_wall:nzt_wall) )
1005        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1006        ALLOCATE ( zwn_green(nzb_wall:nzt_wall) )
1007        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
1008        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
1009        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1010        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1011        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)            )
1012        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
1013        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1014        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1015        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
1016        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1017        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
1018        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1019        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1020!
1021!--     For vertical surfaces.
1022        DO  l = 0, 3
1023           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1024           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1025           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1026           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1027           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1028           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1029           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)            )
1030           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1031           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1032           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1033           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1034           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1035           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1036           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1037           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1038        ENDDO
1039
1040!--     allocate wall and roof temperature arrays, for horizontal walls
1041#if defined( __nopointer )
1042        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h ) )                                     &
1043           ALLOCATE ( t_surf_h(1:surf_usm_h%ns) )
1044        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_p ) )                                   &
1045           ALLOCATE ( t_surf_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1046        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h ) )                                     &           
1047           ALLOCATE ( t_wall_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1048        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_p ) )                                   &           
1049           ALLOCATE ( t_wall_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1050        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h ) )                              &
1051           ALLOCATE ( t_surf_window_h(1:surf_usm_h%ns) )
1052        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_p ) )                            &
1053           ALLOCATE ( t_surf_window_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1054        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h ) )                                   &           
1055           ALLOCATE ( t_window_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1056        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_p ) )                                 &           
1057           ALLOCATE ( t_window_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1058        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h ) )                               &
1059           ALLOCATE ( t_surf_green_h(1:surf_usm_h%ns) )
1060        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_p ) )                             &
1061           ALLOCATE ( t_surf_green_h_p(1:surf_usm_h%ns) )           
1062        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h ) )                                    &           
1063           ALLOCATE ( t_green_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1064        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_p ) )                                  &           
1065           ALLOCATE ( t_green_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1066        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h ) )                                &
1067           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h(1:surf_usm_h%ns) )
1068        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_p ) )                              &
1069           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1070#else
1071!
1072!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1073!--     might be already allocated.
1074        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_1 ) )                                   &
1075           ALLOCATE ( t_surf_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1076        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_2 ) )                                   &
1077           ALLOCATE ( t_surf_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1078        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_1 ) )                                   &           
1079           ALLOCATE ( t_wall_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1080        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_2 ) )                                   &           
1081           ALLOCATE ( t_wall_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1082        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_1 ) )                            &
1083           ALLOCATE ( t_surf_window_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1084        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_2 ) )                            &
1085           ALLOCATE ( t_surf_window_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1086        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_1 ) )                                 &           
1087           ALLOCATE ( t_window_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1088        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_2 ) )                                 &           
1089           ALLOCATE ( t_window_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1090        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_1 ) )                             &
1091           ALLOCATE ( t_surf_green_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1092        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_2 ) )                             &
1093           ALLOCATE ( t_surf_green_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1094        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_1 ) )                                  &           
1095           ALLOCATE ( t_green_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1096        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_2 ) )                                  &           
1097           ALLOCATE ( t_green_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1098        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_1 ) )                              &
1099           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1100        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_2 ) )                              &
1101           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1102!           
1103!--     initial assignment of the pointers
1104        t_wall_h    => t_wall_h_1;    t_wall_h_p    => t_wall_h_2
1105        t_window_h    => t_window_h_1;    t_window_h_p    => t_window_h_2
1106        t_green_h    => t_green_h_1;    t_green_h_p    => t_green_h_2
1107        t_surf_h => t_surf_h_1; t_surf_h_p => t_surf_h_2           
1108        t_surf_window_h => t_surf_window_h_1; t_surf_window_h_p => t_surf_window_h_2 
1109        t_surf_green_h => t_surf_green_h_1; t_surf_green_h_p => t_surf_green_h_2           
1110        t_surf_10cm_h => t_surf_10cm_h_1; t_surf_10cm_h_p => t_surf_10cm_h_2 
1111 
1112#endif
1113
1114!--     allocate wall and roof temperature arrays, for vertical walls if required
1115#if defined( __nopointer )
1116        DO  l = 0, 3
1117           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v(l)%t ) )                             &
1118              ALLOCATE ( t_surf_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1119           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_p(l)%t ) )                           &
1120              ALLOCATE ( t_surf_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1121           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v(l)%t ) )                             &
1122              ALLOCATE ( t_wall_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1123           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_p(l)%t ) )                           &                 
1124              ALLOCATE ( t_wall_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1125           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v(l)%t ) )                      &
1126              ALLOCATE ( t_surf_window_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1127           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_p(l)%t ) )                    &
1128              ALLOCATE ( t_surf_window_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1129           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v(l)%t ) )                           &
1130              ALLOCATE ( t_window_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1131           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_p(l)%t ) )                         &                 
1132              ALLOCATE ( t_window_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1133           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v(l)%t ) )                            &
1134              ALLOCATE ( t_green_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1135           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_p(l)%t ) )                          &                 
1136              ALLOCATE ( t_green_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1137           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v(l)%t ) )                       &
1138              ALLOCATE ( t_surf_green_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1139           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_p(l)%t ) )                     &
1140              ALLOCATE ( t_surf_green_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1141           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v(l)%t ) )                        &
1142              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1143           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_p(l)%t ) )                        &
1144              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1145        ENDDO
1146#else
1147!
1148!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1149!--     might be already allocated.
1150        DO  l = 0, 3
1151           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_1(l)%t ) )                           &
1152              ALLOCATE ( t_surf_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1153           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_2(l)%t ) )                           &
1154              ALLOCATE ( t_surf_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1155           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_1(l)%t ) )                           &           
1156              ALLOCATE ( t_wall_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1157           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_2(l)%t ) )                           &           
1158              ALLOCATE ( t_wall_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1159           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_1(l)%t ) )                    &
1160              ALLOCATE ( t_surf_window_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1161           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_2(l)%t ) )                    &
1162              ALLOCATE ( t_surf_window_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1163           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_1(l)%t ) )                         &           
1164              ALLOCATE ( t_window_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1165           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_2(l)%t ) )                         &           
1166              ALLOCATE ( t_window_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1167           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_1(l)%t ) )                     &
1168              ALLOCATE ( t_surf_green_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1169           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_2(l)%t ) )                     &
1170              ALLOCATE ( t_surf_green_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1171           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_1(l)%t ) )                          &           
1172              ALLOCATE ( t_green_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1173           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_2(l)%t ) )                          &           
1174              ALLOCATE ( t_green_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1175           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_1(l)%t ) )                     &
1176              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1177           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_2(l)%t ) )                     &
1178              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1179        ENDDO
1180!
1181!--     initial assignment of the pointers
1182        t_wall_v    => t_wall_v_1;    t_wall_v_p    => t_wall_v_2
1183        t_surf_v => t_surf_v_1; t_surf_v_p => t_surf_v_2
1184        t_window_v    => t_window_v_1;    t_window_v_p    => t_window_v_2
1185        t_green_v    => t_green_v_1;    t_green_v_p    => t_green_v_2
1186        t_surf_window_v => t_surf_window_v_1; t_surf_window_v_p => t_surf_window_v_2
1187        t_surf_green_v => t_surf_green_v_1; t_surf_green_v_p => t_surf_green_v_2
1188        t_surf_10cm_v => t_surf_10cm_v_1; t_surf_10cm_v_p => t_surf_10cm_v_2
1189
1190#endif
1191!
1192!--     Allocate intermediate timestep arrays. For horizontal surfaces.
1193        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_m(1:surf_usm_h%ns)                  )
1194        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1195        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_window_m(1:surf_usm_h%ns)             )
1196        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1197        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1198        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_green_m(1:surf_usm_h%ns)              )
1199
1200!
1201!--     Set inital values for prognostic quantities
1202        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_m = 0.0_wp
1203        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_wall_m    ) )  surf_usm_h%tt_wall_m    = 0.0_wp
1204        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1205        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_window_m    )      )  surf_usm_h%tt_window_m         = 0.0_wp
1206        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_green_m    )       )  surf_usm_h%tt_green_m          = 0.0_wp
1207        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_green_m )  )  surf_usm_h%tt_surface_green_m  = 0.0_wp
1208!
1209!--     Now, for vertical surfaces
1210        DO  l = 0, 3
1211           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_m(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
1212           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1213           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_m = 0.0_wp
1214           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_wall_m    ) )  surf_usm_v(l)%tt_wall_m    = 0.0_wp
1215           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
1216           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1217           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1218           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_window_m  ) )  surf_usm_v(l)%tt_window_m    = 0.0_wp
1219           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1220           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m = 0.0_wp
1221           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1222           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_green_m   ) )  surf_usm_v(l)%tt_green_m    = 0.0_wp
1223        ENDDO
1224
1225!--     allocate wall heat flux output array and set initial values. For horizontal surfaces
1226!         ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf(1:surf_usm_h%ns)    )  !can be removed
1227        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1228        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1229        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1230        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green(1:surf_usm_h%ns) )
1231        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1232        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1233        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf    ) )  surf_usm_h%wshf    = 0.0_wp
1234        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf_eb ) )  surf_usm_h%wshf_eb = 0.0_wp
1235        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb ) )  surf_usm_h%wghf_eb = 0.0_wp
1236        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_window ) )  surf_usm_h%wghf_eb_window = 0.0_wp
1237        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_green ) )  surf_usm_h%wghf_eb_green = 0.0_wp
1238        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb ) )  surf_usm_h%iwghf_eb = 0.0_wp
1239        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_h%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1240!
1241!--     Now, for vertical surfaces
1242        DO  l = 0, 3
1243!            ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )    ! can be removed
1244           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1245           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1246           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1247           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1248           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1249           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1250           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf    ) )  surf_usm_v(l)%wshf    = 0.0_wp
1251           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wshf_eb = 0.0_wp
1252           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb = 0.0_wp
1253           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_window = 0.0_wp
1254           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_green = 0.0_wp
1255           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb = 0.0_wp
1256           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1257        ENDDO
1258       
1259    END SUBROUTINE usm_allocate_surface
1260
1261
1262!------------------------------------------------------------------------------!
1263! Description:
1264! ------------
1265!> Sum up and time-average urban surface output quantities as well as allocate
1266!> the array necessary for storing the average.
1267!------------------------------------------------------------------------------!
1268    SUBROUTINE usm_average_3d_data( mode, variable )
1269
1270        IMPLICIT NONE
1271
1272        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) ::  mode
1273        CHARACTER (len=*), INTENT(IN) :: variable
1274 
1275        INTEGER(iwp)                                       :: i, j, k, l, m, ids, idsint, iwl, istat
1276        CHARACTER (len=varnamelength)                      :: var, surfid
1277        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5
1278        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
1279        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint = (/ iup_u, isouth_u, inorth_u, iwest_u, ieast_u /)
1280
1281!--     find the real name of the variable
1282        ids = -1
1283        var = TRIM(variable)
1284        DO i = 0, nd-1
1285            k = len(TRIM(var))
1286            j = len(TRIM(dirname(i)))
1287            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
1288                ids = i
1289                idsint = dirint(ids)
1290                var = var(:k-j)
1291                EXIT
1292            ENDIF
1293        ENDDO
1294        IF ( ids == -1 )  THEN
1295            var = TRIM(variable)
1296        ENDIF
1297        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
1298!--          wall layers
1299            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1300            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1301                var = var(1:10)
1302            ELSE
1303!--             wrong wall layer index
1304                RETURN
1305            ENDIF
1306        ENDIF
1307        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
1308!--          wall layers
1309            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1310            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1311                var = var(1:12)
1312            ELSE
1313!--             wrong window layer index
1314                RETURN
1315            ENDIF
1316        ENDIF
1317        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
1318!--          wall layers
1319            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1320            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1321                var = var(1:11)
1322            ELSE
1323!--             wrong green layer index
1324                RETURN
1325            ENDIF
1326        ENDIF
1327
1328        IF ( mode == 'allocate' )  THEN
1329           
1330           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1331               
1332                CASE ( 'usm_rad_net' )
1333!--                 array of complete radiation balance
1334                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%rad_net_av) )  THEN
1335                        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_av(1:surf_usm_h%ns) )
1336                        surf_usm_h%rad_net_av = 0.0_wp
1337                    ENDIF
1338                    DO  l = 0, 3
1339                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%rad_net_av) )  THEN
1340                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1341                           surf_usm_v(l)%rad_net_av = 0.0_wp
1342                       ENDIF
1343                    ENDDO
1344                   
1345                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1346!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1347                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinsw_av) )  THEN
1348                        ALLOCATE( surfinsw_av(nsurfl) )
1349                        surfinsw_av = 0.0_wp
1350                    ENDIF
1351
1352                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1353!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1354                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlw_av) )  THEN
1355                        ALLOCATE( surfinlw_av(nsurfl) )
1356                        surfinlw_av = 0.0_wp
1357                    ENDIF
1358
1359                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1360!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1361                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdir_av) )  THEN
1362                        ALLOCATE( surfinswdir_av(nsurfl) )
1363                        surfinswdir_av = 0.0_wp
1364                    ENDIF
1365
1366                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1367!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1368                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdif_av) )  THEN
1369                        ALLOCATE( surfinswdif_av(nsurfl) )
1370                        surfinswdif_av = 0.0_wp
1371                    ENDIF
1372
1373                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1374!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1375                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswref_av) )  THEN
1376                        ALLOCATE( surfinswref_av(nsurfl) )
1377                        surfinswref_av = 0.0_wp
1378                    ENDIF
1379
1380                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1381!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1382                   IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwdif_av) )  THEN
1383                        ALLOCATE( surfinlwdif_av(nsurfl) )
1384                        surfinlwdif_av = 0.0_wp
1385                    ENDIF
1386
1387                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1388!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1389                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwref_av) )  THEN
1390                        ALLOCATE( surfinlwref_av(nsurfl) )
1391                        surfinlwref_av = 0.0_wp
1392                    ENDIF
1393
1394                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1395!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1396                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutsw_av) )  THEN
1397                        ALLOCATE( surfoutsw_av(nsurfl) )
1398                        surfoutsw_av = 0.0_wp
1399                    ENDIF
1400
1401                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1402!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1403                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutlw_av) )  THEN
1404                        ALLOCATE( surfoutlw_av(nsurfl) )
1405                        surfoutlw_av = 0.0_wp
1406                    ENDIF
1407                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1408!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1409                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfins_av) )  THEN
1410                        ALLOCATE( surfins_av(nsurfl) )
1411                        surfins_av = 0.0_wp
1412                    ENDIF
1413                                   
1414                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1415!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1416                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinl_av) )  THEN
1417                        ALLOCATE( surfinl_av(nsurfl) )
1418                        surfinl_av = 0.0_wp
1419                    ENDIF
1420                                   
1421                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1422!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1423                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%surfhf_av) )  THEN
1424                        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1425                        surf_usm_h%surfhf_av = 0.0_wp
1426                    ENDIF
1427                    DO  l = 0, 3
1428                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%surfhf_av) )  THEN
1429                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1430                           surf_usm_v(l)%surfhf_av = 0.0_wp
1431                       ENDIF
1432                    ENDDO
1433
1434                CASE ( 'usm_wshf' )
1435!--                 array of sensible heat flux from surfaces
1436!--                 land surfaces
1437                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wshf_eb_av) )  THEN
1438                        ALLOCATE( surf_usm_h%wshf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1439                        surf_usm_h%wshf_eb_av = 0.0_wp
1440                    ENDIF
1441                    DO  l = 0, 3
1442                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wshf_eb_av) )  THEN
1443                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1444                           surf_usm_v(l)%wshf_eb_av = 0.0_wp
1445                       ENDIF
1446                    ENDDO
1447!
1448!--             Please note, the following output quantities belongs to the
1449!--             individual tile fractions - ground heat flux at wall-, window-,
1450!--             and green fraction. Aggregated ground-heat flux is treated
1451!--             accordingly in average_3d_data, sum_up_3d_data, etc..
1452                CASE ( 'usm_wghf' )
1453!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1454                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_av) )  THEN
1455                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1456                        surf_usm_h%wghf_eb_av = 0.0_wp
1457                    ENDIF
1458                    DO  l = 0, 3
1459                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_av) )  THEN
1460                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1461                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_av = 0.0_wp
1462                       ENDIF
1463                    ENDDO
1464
1465                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1466!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1467                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_window_av) )  THEN
1468                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1469                        surf_usm_h%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1470                    ENDIF
1471                    DO  l = 0, 3
1472                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av) )  THEN
1473                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1474                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1475                       ENDIF
1476                    ENDDO
1477
1478                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1479!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1480                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_green_av) )  THEN
1481                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1482                        surf_usm_h%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1483                    ENDIF
1484                    DO  l = 0, 3
1485                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av) )  THEN
1486                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1487                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1488                       ENDIF
1489                    ENDDO
1490
1491                CASE ( 'usm_iwghf' )
1492!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1493                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_av) )  THEN
1494                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1495                        surf_usm_h%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1496                    ENDIF
1497                    DO  l = 0, 3
1498                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av) )  THEN
1499                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1500                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1501                       ENDIF
1502                    ENDDO
1503
1504                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1505!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1506                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1507                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1508                        surf_usm_h%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1509                    ENDIF
1510                    DO  l = 0, 3
1511                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1512                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1513                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1514                       ENDIF
1515                    ENDDO
1516                   
1517                CASE ( 'usm_t_surf' )
1518!--                 surface temperature for surfaces
1519                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_av) )  THEN
1520                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1521                        surf_usm_h%t_surf_av = 0.0_wp
1522                    ENDIF
1523                    DO  l = 0, 3
1524                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_av) )  THEN
1525                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1526                           surf_usm_v(l)%t_surf_av = 0.0_wp
1527                       ENDIF
1528                    ENDDO
1529
1530                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1531!--                 surface temperature for window surfaces
1532                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_window_av) )  THEN
1533                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1534                        surf_usm_h%t_surf_window_av = 0.0_wp
1535                    ENDIF
1536                    DO  l = 0, 3
1537                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_window_av) )  THEN
1538                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1539                           surf_usm_v(l)%t_surf_window_av = 0.0_wp
1540                       ENDIF
1541                    ENDDO
1542                   
1543                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1544!--                 surface temperature for green surfaces
1545                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_green_av) )  THEN
1546                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1547                        surf_usm_h%t_surf_green_av = 0.0_wp
1548                    ENDIF
1549                    DO  l = 0, 3
1550                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_green_av) )  THEN
1551                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1552                           surf_usm_v(l)%t_surf_green_av = 0.0_wp
1553                       ENDIF
1554                    ENDDO
1555               
1556                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1557!--                 near surface temperature for whole surfaces
1558                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_10cm_av) )  THEN
1559                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_h%ns) )
1560                        surf_usm_h%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1561                    ENDIF
1562                    DO  l = 0, 3
1563                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av) )  THEN
1564                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1565                           surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1566                       ENDIF
1567                    ENDDO
1568
1569                CASE ( 'usm_t_wall' )
1570!--                 wall temperature for iwl layer of walls and land
1571                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_wall_av) )  THEN
1572                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1573                        surf_usm_h%t_wall_av = 0.0_wp
1574                    ENDIF
1575                    DO  l = 0, 3
1576                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_wall_av) )  THEN
1577                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1578                           surf_usm_v(l)%t_wall_av = 0.0_wp
1579                       ENDIF
1580                    ENDDO
1581
1582                CASE ( 'usm_t_window' )
1583!--                 window temperature for iwl layer of walls and land
1584                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_window_av) )  THEN
1585                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1586                        surf_usm_h%t_window_av = 0.0_wp
1587                    ENDIF
1588                    DO  l = 0, 3
1589                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_window_av) )  THEN
1590                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1591                           surf_usm_v(l)%t_window_av = 0.0_wp
1592                       ENDIF
1593                    ENDDO
1594
1595                CASE ( 'usm_t_green' )
1596!--                 green temperature for iwl layer of walls and land
1597                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_green_av) )  THEN
1598                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1599                        surf_usm_h%t_green_av = 0.0_wp
1600                    ENDIF
1601                    DO  l = 0, 3
1602                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_green_av) )  THEN
1603                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1604                           surf_usm_v(l)%t_green_av = 0.0_wp
1605                       ENDIF
1606                    ENDDO
1607
1608               CASE DEFAULT
1609                   CONTINUE
1610
1611           END SELECT
1612
1613        ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1614           
1615           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1616               
1617                CASE ( 'usm_rad_net' )
1618!--                 array of complete radiation balance
1619                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1620                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1621                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) +           &
1622                                          surf_usm_h%rad_net_l(m)
1623                    ENDDO
1624                    DO  l = 0, 3
1625                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1626                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1627                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) +        &
1628                                          surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
1629                       ENDDO
1630                    ENDDO
1631                   
1632                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1633!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1634                    DO l = 1, nsurfl
1635                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1636                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) + surfinsw(l)
1637                        ENDIF
1638                    ENDDO
1639                             
1640                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1641!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1642                    DO l = 1, nsurfl
1643                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1644                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) + surfinlw(l)
1645                        ENDIF
1646                    ENDDO
1647                   
1648                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1649!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1650                    DO l = 1, nsurfl
1651                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1652                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) + surfinswdir(l)
1653                        ENDIF
1654                    ENDDO
1655                   
1656                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1657!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1658                    DO l = 1, nsurfl
1659                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1660                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) + surfinswdif(l)
1661                        ENDIF
1662                    ENDDO
1663                   
1664                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1665!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1666                    DO l = 1, nsurfl
1667                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1668                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) + surfinsw(l) - &
1669                                                surfinswdir(l) - surfinswdif(l)
1670                        ENDIF
1671                    ENDDO
1672
1673                   
1674                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1675!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1676                    DO l = 1, nsurfl
1677                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1678                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) + surfinlwdif(l)
1679                        ENDIF
1680                    ENDDO
1681!                     
1682                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1683!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1684                    DO l = 1, nsurfl
1685                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1686                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) + &
1687                                                surfinlw(l) - surfinlwdif(l)
1688                        ENDIF
1689                    ENDDO
1690                   
1691                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1692!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1693                    DO l = 1, nsurfl
1694                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1695                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) + surfoutsw(l)
1696                        ENDIF
1697                    ENDDO
1698                   
1699                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1700!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1701                    DO l = 1, nsurfl
1702                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1703                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) + surfoutlw(l)
1704                        ENDIF
1705                    ENDDO
1706                   
1707                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1708!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1709                    DO l = 1, nsurfl
1710                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1711                            surfins_av(l) = surfins_av(l) + surfins(l)
1712                        ENDIF
1713                    ENDDO
1714                                   
1715                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1716!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1717                    DO l = 1, nsurfl
1718                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1719                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) + surfinl(l)
1720                        ENDIF
1721                    ENDDO
1722                   
1723                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1724!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1725                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1726                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
1727                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) +            &
1728                                          surf_usm_h%surfhf(m)
1729                    ENDDO
1730                    DO  l = 0, 3
1731                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1732                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
1733                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) +         &
1734                                          surf_usm_v(l)%surfhf(m)
1735                       ENDDO
1736                    ENDDO
1737                   
1738                CASE ( 'usm_wshf' )
1739!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1740                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1741                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
1742                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) +           &
1743                                          surf_usm_h%wshf_eb(m)
1744                    ENDDO
1745                    DO  l = 0, 3
1746                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1747                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
1748                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) +        &
1749                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
1750                       ENDDO
1751                    ENDDO
1752                   
1753                CASE ( 'usm_wghf' )
1754!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1755                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1756                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
1757                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) +           &
1758                                          surf_usm_h%wghf_eb(m)
1759                    ENDDO
1760                    DO  l = 0, 3
1761                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1762                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
1763                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) +        &
1764                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
1765                       ENDDO
1766                    ENDDO
1767                   
1768                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1769!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1770                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1771                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
1772                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) +           &
1773                                          surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
1774                    ENDDO
1775                    DO  l = 0, 3
1776                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1777                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
1778                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) +        &
1779                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
1780                       ENDDO
1781                    ENDDO
1782
1783                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1784!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1785                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1786                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
1787                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) +           &
1788                                          surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
1789                    ENDDO
1790                    DO  l = 0, 3
1791                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1792                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
1793                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) +        &
1794                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
1795                       ENDDO
1796                    ENDDO
1797                   
1798                CASE ( 'usm_iwghf' )
1799!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1800                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1801                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
1802                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) +           &
1803                                          surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1804                    ENDDO
1805                    DO  l = 0, 3
1806                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1807                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
1808                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) +        &
1809                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1810                       ENDDO
1811                    ENDDO
1812                   
1813                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1814!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1815                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1816                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
1817                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) +           &
1818                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
1819                    ENDDO
1820                    DO  l = 0, 3
1821                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1822                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
1823                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) +        &
1824                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
1825                       ENDDO
1826                    ENDDO
1827                   
1828                CASE ( 'usm_t_surf' )
1829!--                 surface temperature for surfaces
1830                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1831                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
1832                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) +            &
1833                                          t_surf_h(m)
1834                    ENDDO
1835                    DO  l = 0, 3
1836                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1837                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
1838                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) +         &
1839                                          t_surf_v(l)%t(m)
1840                       ENDDO
1841                    ENDDO
1842                   
1843                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1844!--                 surface temperature for window surfaces
1845                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1846                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
1847                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) +            &
1848                                          t_surf_window_h(m)
1849                    ENDDO
1850                    DO  l = 0, 3
1851                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1852                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
1853                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) +         &
1854                                          t_surf_window_v(l)%t(m)
1855                       ENDDO
1856                    ENDDO
1857                   
1858                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1859!--                 surface temperature for green surfaces
1860                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1861                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
1862                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) +            &
1863                                          t_surf_green_h(m)
1864                    ENDDO
1865                    DO  l = 0, 3
1866                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1867                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
1868                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) +         &
1869                                          t_surf_green_v(l)%t(m)
1870                       ENDDO
1871                    ENDDO
1872               
1873                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1874!--                 near surface temperature for whole surfaces
1875                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1876                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
1877                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) +            &
1878                                          t_surf_10cm_h(m)
1879                    ENDDO
1880                    DO  l = 0, 3
1881                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1882                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
1883                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) +         &
1884                                          t_surf_10cm_v(l)%t(m)
1885                       ENDDO
1886                    ENDDO
1887
1888                   
1889                CASE ( 'usm_t_wall' )
1890!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
1891                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1892                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
1893                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) +        &
1894                                          t_wall_h(iwl,m)
1895                    ENDDO
1896                    DO  l = 0, 3
1897                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1898                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
1899                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) +     &
1900                                          t_wall_v(l)%t(iwl,m)
1901                       ENDDO
1902                    ENDDO
1903                   
1904                CASE ( 'usm_t_window' )
1905!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
1906                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1907                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
1908                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) +        &
1909                                          t_window_h(iwl,m)
1910                    ENDDO
1911                    DO  l = 0, 3
1912                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1913                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
1914                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) +     &
1915                                          t_window_v(l)%t(iwl,m)
1916                       ENDDO
1917                    ENDDO
1918
1919                CASE ( 'usm_t_green' )
1920!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
1921                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1922                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
1923                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) +        &
1924                                          t_green_h(iwl,m)
1925                    ENDDO
1926                    DO  l = 0, 3
1927                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1928                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
1929                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) +     &
1930                                          t_green_v(l)%t(iwl,m)
1931                       ENDDO
1932                    ENDDO
1933
1934                CASE DEFAULT
1935                    CONTINUE
1936
1937           END SELECT
1938
1939        ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
1940           
1941           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1942               
1943                CASE ( 'usm_rad_net' )
1944!--                 array of complete radiation balance
1945                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1946                       surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1947                                          surf_usm_h%rad_net_av(m) /           &
1948                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1949                    ENDDO
1950                    DO  l = 0, 3
1951                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1952                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1953                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) /        &
1954                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
1955                       ENDDO
1956                    ENDDO
1957                   
1958                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1959!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1960                    DO l = 1, nsurfl
1961                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1962                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1963                        ENDIF
1964                    ENDDO
1965                             
1966                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1967!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1968                    DO l = 1, nsurfl
1969                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1970                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1971                        ENDIF
1972                    ENDDO
1973                   
1974                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1975!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1976                    DO l = 1, nsurfl
1977                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1978                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1979                        ENDIF
1980                    ENDDO
1981                   
1982                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1983!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1984                    DO l = 1, nsurfl
1985                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1986                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1987                        ENDIF
1988                    ENDDO
1989                   
1990                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1991!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1992                    DO l = 1, nsurfl
1993                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1994                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
1995                        ENDIF
1996                    ENDDO
1997                   
1998                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1999!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2000                    DO l = 1, nsurfl
2001                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2002                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2003                        ENDIF
2004                    ENDDO
2005                   
2006                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
2007!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
2008                    DO l = 1, nsurfl
2009                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2010                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2011                        ENDIF
2012                    ENDDO
2013                   
2014                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2015!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2016                    DO l = 1, nsurfl
2017                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2018                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2019                        ENDIF
2020                    ENDDO
2021                   
2022                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2023!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2024                    DO l = 1, nsurfl
2025                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2026                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2027                        ENDIF
2028                    ENDDO
2029                   
2030                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2031!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2032                    DO l = 1, nsurfl
2033                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2034                            surfins_av(l) = surfins_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2035                        ENDIF
2036                    ENDDO
2037                                   
2038                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2039!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2040                    DO l = 1, nsurfl
2041                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2042                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2043                        ENDIF
2044                    ENDDO
2045                   
2046                CASE ( 'usm_rad_hf' )
2047!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
2048                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2049                       surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
2050                                          surf_usm_h%surfhf_av(m) /            &
2051                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2052                    ENDDO
2053                    DO  l = 0, 3
2054                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2055                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
2056                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) /         &
2057                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2058                       ENDDO
2059                    ENDDO
2060                   
2061                CASE ( 'usm_wshf' )
2062!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2063                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2064                       surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
2065                                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) /           &
2066                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2067                    ENDDO
2068                    DO  l = 0, 3
2069                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2070                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
2071                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) /        &
2072                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2073                       ENDDO
2074                    ENDDO
2075                   
2076                CASE ( 'usm_wghf' )
2077!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
2078                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2079                       surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
2080                                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) /           &
2081                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2082                    ENDDO
2083                    DO  l = 0, 3
2084                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2085                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
2086                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) /        &
2087                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2088                       ENDDO
2089                    ENDDO
2090                   
2091                CASE ( 'usm_wghf_window' )
2092!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
2093                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2094                       surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
2095                                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) /           &
2096                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2097                    ENDDO
2098                    DO  l = 0, 3
2099                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2100                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
2101                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) /        &
2102                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2103                       ENDDO
2104                    ENDDO
2105
2106                CASE ( 'usm_wghf_green' )
2107!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
2108                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2109                       surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
2110                                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) /           &
2111                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2112                    ENDDO
2113                    DO  l = 0, 3
2114                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2115                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
2116                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) /        &
2117                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2118                       ENDDO
2119                    ENDDO
2120
2121                CASE ( 'usm_iwghf' )
2122!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
2123                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2124                       surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
2125                                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) /           &
2126                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2127                    ENDDO
2128                    DO  l = 0, 3
2129                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2130                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
2131                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) /        &
2132                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2133                       ENDDO
2134                    ENDDO
2135                   
2136                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
2137!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
2138                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2139                       surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
2140                                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) /           &
2141                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2142                    ENDDO
2143                    DO  l = 0, 3
2144                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2145                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
2146                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) /        &
2147                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2148                       ENDDO
2149                    ENDDO
2150                   
2151                CASE ( 'usm_t_surf' )
2152!--                 surface temperature for surfaces
2153                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2154                       surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               & 
2155                                          surf_usm_h%t_surf_av(m) /            &
2156                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2157                    ENDDO
2158                    DO  l = 0, 3
2159                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2160                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
2161                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) /         &
2162                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2163                       ENDDO
2164                    ENDDO
2165                   
2166                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
2167!--                 surface temperature for window surfaces
2168                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2169                       surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               & 
2170                                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) /            &
2171                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2172                    ENDDO
2173                    DO  l = 0, 3
2174                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2175                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
2176                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) /         &
2177                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2178                       ENDDO
2179                    ENDDO
2180                   
2181                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
2182!--                 surface temperature for green surfaces
2183                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2184                       surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               & 
2185                                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) /            &
2186                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2187                    ENDDO
2188                    DO  l = 0, 3
2189                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2190                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
2191                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) /         &
2192                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2193                       ENDDO
2194                    ENDDO
2195                   
2196                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
2197!--                 near surface temperature for whole surfaces
2198                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2199                       surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               & 
2200                                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) /            &
2201                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2202                    ENDDO
2203                    DO  l = 0, 3
2204                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2205                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
2206                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) /         &
2207                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2208                       ENDDO
2209                    ENDDO
2210                   
2211                CASE ( 'usm_t_wall' )
2212!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2213                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2214                       surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2215                                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) /        &
2216                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2217                    ENDDO
2218                    DO  l = 0, 3
2219                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2220                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2221                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) /     &
2222                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2223                       ENDDO
2224                    ENDDO
2225
2226                CASE ( 'usm_t_window' )
2227!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2228                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2229                       surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2230                                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) /        &
2231                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2232                    ENDDO
2233                    DO  l = 0, 3
2234                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2235                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2236                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) /     &
2237                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2238                       ENDDO
2239                    ENDDO
2240
2241                CASE ( 'usm_t_green' )
2242!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2243                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2244                       surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2245                                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) /        &
2246                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2247                    ENDDO
2248                    DO  l = 0, 3
2249                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2250                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2251                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) /     &
2252                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2253                       ENDDO
2254                    ENDDO
2255
2256
2257           END SELECT
2258
2259        ENDIF
2260
2261    END SUBROUTINE usm_average_3d_data
2262
2263
2264
2265!------------------------------------------------------------------------------!
2266! Description:
2267! ------------
2268!> Set internal Neumann boundary condition at outer soil grid points
2269!> for temperature and humidity.
2270!------------------------------------------------------------------------------!
2271 SUBROUTINE usm_boundary_condition
2272 
2273    IMPLICIT NONE
2274
2275    INTEGER(iwp) :: i      !< grid index x-direction
2276    INTEGER(iwp) :: ioff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2277    INTEGER(iwp) :: j      !< grid index y-direction
2278    INTEGER(iwp) :: joff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2279    INTEGER(iwp) :: k      !< grid index z-direction
2280    INTEGER(iwp) :: koff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2281    INTEGER(iwp) :: l      !< running index surface-orientation
2282    INTEGER(iwp) :: m      !< running index surface elements
2283
2284    koff = surf_usm_h%koff
2285    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2286       i = surf_usm_h%i(m)
2287       j = surf_usm_h%j(m)
2288       k = surf_usm_h%k(m)
2289       pt(k+koff,j,i) = pt(k,j,i)
2290    ENDDO
2291
2292    DO  l = 0, 3
2293       ioff = surf_usm_v(l)%ioff
2294       joff = surf_usm_v(l)%joff
2295       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2296          i = surf_usm_v(l)%i(m)
2297          j = surf_usm_v(l)%j(m)
2298          k = surf_usm_v(l)%k(m)
2299          pt(k,j+joff,i+ioff) = pt(k,j,i)
2300       ENDDO
2301    ENDDO
2302
2303 END SUBROUTINE usm_boundary_condition
2304
2305
2306!------------------------------------------------------------------------------!
2307!
2308! Description:
2309! ------------
2310!> Subroutine checks variables and assigns units.
2311!> It is called out from subroutine check_parameters.
2312!------------------------------------------------------------------------------!
2313    SUBROUTINE usm_check_data_output( variable, unit )
2314       
2315        IMPLICIT NONE
2316 
2317        CHARACTER (len=*),INTENT(IN)    ::  variable !:
2318        CHARACTER (len=*),INTENT(OUT)   ::  unit     !:
2319       
2320        CHARACTER (len=varnamelength)   :: var
2321
2322        var = TRIM(variable)
2323        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.        &
2324             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.    &
2325             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR. &
2326             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR. &
2327             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.     &
2328             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.     &
2329             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                             &
2330             var(1:9)  == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_' .OR.                 &
2331             var(1:16) == 'usm_wghf_window_' .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.     &
2332             var(1:10) == 'usm_iwghf_' .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' )  THEN
2333            unit = 'W/m2'
2334        ELSE IF ( var(1:10) == 'usm_t_surf'   .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall' .OR.         &
2335                  var(1:12) == 'usm_t_window' .OR. var(1:17) == 'usm_t_surf_window' .OR.  &
2336                  var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                   &
2337                  var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.                                         &
2338                  var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm')  THEN
2339            unit = 'K'
2340        ELSE IF ( var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.              & 
2341                  var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.           &
2342                  var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.     &
2343                  var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' )  THEN
2344            unit = '1'
2345        ELSE
2346            unit = 'illegal'
2347        ENDIF
2348
2349    END SUBROUTINE usm_check_data_output
2350
2351
2352!------------------------------------------------------------------------------!
2353! Description:
2354! ------------
2355!> Check parameters routine for urban surface model
2356!------------------------------------------------------------------------------!
2357    SUBROUTINE usm_check_parameters
2358   
2359       USE control_parameters,                                                 &
2360           ONLY:  bc_pt_b, bc_q_b, constant_flux_layer, large_scale_forcing,   &
2361                  lsf_surf, topography
2362
2363!
2364!--    Dirichlet boundary conditions are required as the surface fluxes are
2365!--    calculated from the temperature/humidity gradients in the urban surface
2366!--    model
2367       IF ( bc_pt_b == 'neumann'   .OR.   bc_q_b == 'neumann' )  THEN
2368          message_string = 'urban surface model requires setting of '//        &
2369                           'bc_pt_b = "dirichlet" and '//                      &
2370                           'bc_q_b  = "dirichlet"'
2371          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0590', 1, 2, 0, 6, 0 )
2372       ENDIF
2373
2374       IF ( .NOT.  constant_flux_layer )  THEN
2375          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2376                           'constant_flux_layer = .T.'
2377          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2378       ENDIF
2379
2380       IF (  .NOT.  radiation )  THEN
2381          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2382                           'the radiation model to be switched on'
2383          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2384       ENDIF
2385!       
2386!--    Surface forcing has to be disabled for LSF in case of enabled
2387!--    urban surface module
2388       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2389          lsf_surf = .FALSE.
2390       ENDIF
2391!
2392!--    Topography
2393       IF ( topography == 'flat' )  THEN
2394          message_string = 'topography /= "flat" is required '//               &
2395                           'when using the urban surface model'
2396          CALL message( 'check_parameters', 'PA0592', 1, 2, 0, 6, 0 )
2397       ENDIF
2398!
2399!--    naheatlayers
2400       IF ( naheatlayers > nzt )  THEN
2401          message_string = 'number of anthropogenic heat layers '//            &
2402                           '"naheatlayers" can not be larger than'//           &
2403                           ' number of domain layers "nzt"'
2404          CALL message( 'check_parameters', 'PA0593', 1, 2, 0, 6, 0 )
2405       ENDIF
2406
2407    END SUBROUTINE usm_check_parameters
2408
2409
2410!------------------------------------------------------------------------------!
2411!
2412! Description:
2413! ------------
2414!> Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format
2415!> for variables of urban_surface model.
2416!> It resorts the urban surface module output quantities from surf style
2417!> indexing into temporary 3D array with indices (i,j,k).
2418!> It is called from subroutine data_output_3d.
2419!------------------------------------------------------------------------------!
2420    SUBROUTINE usm_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, nzb_do, nzt_do )
2421       
2422        IMPLICIT NONE
2423
2424        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  av        !<
2425        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable  !<
2426        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzb_do    !< lower limit of the data output (usually 0)
2427        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzt_do    !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
2428        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found     !<
2429        REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf   !< sp - it has to correspond to module data_output_3d
2430        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr)     ::  temp_pf    !< temp array for urban surface output procedure
2431       
2432        CHARACTER (len=varnamelength)                          :: var, surfid
2433        INTEGER(iwp), PARAMETER                                :: nd = 5
2434        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
2435        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: dirint =  (/    iup_u, isouth_u, inorth_u,  iwest_u,  ieast_u /)
2436        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: diridx =  (/       -1,        1,        0,        3,        2 /)
2437                                                                     !< index for surf_*_v: 0:3 = (North, South, East, West)
2438        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirstart
2439        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirend
2440        INTEGER(iwp)                                           :: ids,idsint,idsidx,isurf,isvf,isurfs,isurflt
2441        INTEGER(iwp)                                           :: is,js,ks,i,j,k,iwl,istat, l, m
2442        INTEGER(iwp)                                           :: k_topo    !< topography top index
2443
2444        dirstart = (/ startland, startwall, startwall, startwall, startwall /)
2445        dirend = (/ endland, endwall, endwall, endwall, endwall /)
2446
2447        found = .TRUE.
2448        temp_pf = -1._wp
2449       
2450        ids = -1
2451        var = TRIM(variable)
2452        DO i = 0, nd-1
2453            k = len(TRIM(var))
2454            j = len(TRIM(dirname(i)))
2455            IF ( var(k-j+1:k) == dirname(i) )  THEN
2456                ids = i
2457                idsint = dirint(ids)
2458                idsidx = diridx(ids)
2459                var = var(:k-j)
2460                EXIT
2461            ENDIF
2462        ENDDO
2463        IF ( ids == -1 )  THEN
2464            var = TRIM(variable)
2465        ENDIF
2466        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
2467!--         wall layers
2468            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2469            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2470                var = var(1:10)
2471            ENDIF
2472        ENDIF
2473        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
2474!--         window layers
2475            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2476            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2477                var = var(1:12)
2478            ENDIF
2479        ENDIF
2480        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2481!--         green layers
2482            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2483            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2484                var = var(1:11)
2485            ENDIF
2486        ENDIF
2487        IF ( (var(1:8) == 'usm_svf_'  .OR.  var(1:8) == 'usm_dif_')  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2488!--         svf values to particular surface
2489            surfid = var(9:)
2490            i = index(surfid,'_')
2491            j = index(surfid(i+1:),'_')
2492            READ(surfid(1:i-1),*, iostat=istat ) is
2493            IF ( istat == 0 )  THEN
2494                READ(surfid(i+1:i+j-1),*, iostat=istat ) js
2495            ENDIF
2496            IF ( istat == 0 )  THEN
2497                READ(surfid(i+j+1:),*, iostat=istat ) ks
2498            ENDIF
2499            IF ( istat == 0 )  THEN
2500                var = var(1:7)
2501            ENDIF
2502        ENDIF
2503       
2504        SELECT CASE ( TRIM(var) )
2505
2506          CASE ( 'usm_surfz' )
2507!--           array of lw radiation falling to local surface after i-th reflection
2508              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2509                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2510                    i = surf_usm_h%i(m)
2511                    j = surf_usm_h%j(m)
2512                    k = surf_usm_h%k(m)
2513                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) )
2514                 ENDDO
2515              ELSE
2516                 l = idsidx
2517                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2518                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2519                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2520                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2521                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) + 1.0_wp )
2522                 ENDDO
2523              ENDIF
2524
2525          CASE ( 'usm_surfcat' )
2526!--           surface category
2527              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2528                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2529                    i = surf_usm_h%i(m)
2530                    j = surf_usm_h%j(m)
2531                    k = surf_usm_h%k(m)
2532                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surface_types(m)
2533                 ENDDO
2534              ELSE
2535                 l = idsidx
2536                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2537                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2538                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2539                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2540                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surface_types(m)
2541                 ENDDO
2542              ENDIF
2543             
2544          CASE ( 'usm_surfalb' )
2545!--           surface albedo, weighted average
2546              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2547                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2548                    i = surf_usm_h%i(m)
2549                    j = surf_usm_h%j(m)
2550                    k = surf_usm_h%k(m)
2551                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)     *     &
2552                                     surf_usm_h%albedo(ind_veg_wall,m)  +      &
2553                                     surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)    *     &
2554                                     surf_usm_h%albedo(ind_pav_green,m) +      &
2555                                     surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)      *     &
2556                                     surf_usm_h%albedo(ind_wat_win,m)
2557                 ENDDO
2558              ELSE
2559                 l = idsidx
2560                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2561                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2562                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2563                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2564                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)     *  &
2565                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_veg_wall,m)  +   &
2566                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)    *  &
2567                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_pav_green,m) +   &
2568                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)      *  &
2569                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_wat_win,m)
2570                 ENDDO
2571              ENDIF
2572             
2573          CASE ( 'usm_surfemis' )
2574!--           surface emissivity, weighted average
2575              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2576                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2577                    i = surf_usm_h%i(m)
2578                    j = surf_usm_h%j(m)
2579                    k = surf_usm_h%k(m)
2580                    temp_pf(k,j,i) =  surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)      *   &
2581                                      surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  + &
2582                                      surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)     *   &
2583                                      surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) + &
2584                                      surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)       *   &
2585                                      surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)
2586                 ENDDO
2587              ELSE
2588                 l = idsidx
2589                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2590                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2591                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2592                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2593                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)       *&
2594                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m) +&
2595                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)      *&
2596                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m)+&
2597                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)        *&
2598                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)
2599                 ENDDO
2600              ENDIF
2601
2602          CASE ( 'usm_surfwintrans' )
2603!--           transmissivity window tiles
2604              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2605                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2606                    i = surf_usm_h%i(m)
2607                    j = surf_usm_h%j(m)
2608                    k = surf_usm_h%k(m)
2609                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%transmissivity(m)
2610                 ENDDO
2611              ELSE
2612                 l = idsidx
2613                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2614                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2615                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2616                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2617                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%transmissivity(m)
2618                 ENDDO
2619              ENDIF
2620
2621          CASE ( 'usm_skyvf' )
2622!--           sky view factor
2623              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2624                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2625                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvf(isurf)
2626                 ENDIF
2627              ENDDO
2628             
2629          CASE ( 'usm_skyvft' )
2630!--           sky view factor
2631              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2632                 IF ( surfl(id,isurf) == ids )  THEN
2633                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvft(isurf)
2634                 ENDIF
2635              ENDDO
2636
2637!
2638!-- Not adjusted so far             
2639          CASE ( 'usm_svf', 'usm_dif' )
2640!--           shape view factors or iradiance factors to selected surface
2641              IF ( TRIM(var)=='usm_svf' )  THEN
2642                  k = 1
2643              ELSE
2644                  k = 2
2645              ENDIF
2646              DO isvf = 1, nsvfl
2647                  isurflt = svfsurf(1, isvf)
2648                  isurfs = svfsurf(2, isvf)
2649                             
2650                  IF ( surf(ix,isurfs) == is  .AND.  surf(iy,isurfs) == js  .AND.       &
2651                       surf(iz,isurfs) == ks  .AND.  surf(id,isurfs) == idsint )  THEN
2652  !--                 correct source surface
2653                      temp_pf(surfl(iz,isurflt),surfl(iy,isurflt),surfl(ix,isurflt)) = svf(k,isvf)
2654                  ENDIF
2655              ENDDO
2656
2657          CASE ( 'usm_rad_net' )
2658!--           array of complete radiation balance
2659              IF ( av == 0 )  THEN
2660                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2661                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2662                       i = surf_usm_h%i(m)
2663                       j = surf_usm_h%j(m)
2664                       k = surf_usm_h%k(m)
2665                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_l(m)
2666                    ENDDO
2667                 ELSE
2668                    l = idsidx
2669                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2670                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2671                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2672                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2673                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
2674                    ENDDO
2675                 ENDIF
2676              ELSE
2677                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2678                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2679                       i = surf_usm_h%i(m)
2680                       j = surf_usm_h%j(m)
2681                       k = surf_usm_h%k(m)
2682                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_av(m)
2683                    ENDDO
2684                 ELSE
2685                    l = idsidx
2686                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2687                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2688                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2689                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2690                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_av(m)
2691                    ENDDO
2692                 ENDIF
2693              ENDIF
2694
2695          CASE ( 'usm_rad_insw' )
2696!--           array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2697              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2698                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2699                   IF ( av == 0 )  THEN
2700                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw(isurf)
2701                   ELSE
2702                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw_av(isurf)
2703                   ENDIF
2704                 ENDIF
2705              ENDDO
2706
2707          CASE ( 'usm_rad_inlw' )
2708!--           array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
2709              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2710                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2711                   IF ( av == 0 )  THEN
2712                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf)
2713                   ELSE
2714                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw_av(isurf)
2715                   ENDIF
2716                 ENDIF
2717              ENDDO
2718
2719          CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
2720!--           array of direct sw radiation falling to surface from sun
2721              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2722                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2723                   IF ( av == 0 )  THEN
2724                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir(isurf)
2725                   ELSE
2726                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir_av(isurf)
2727                   ENDIF
2728                 ENDIF
2729              ENDDO
2730
2731          CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
2732!--           array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2733              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2734                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2735                   IF ( av == 0 )  THEN
2736                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif(isurf)
2737                   ELSE
2738                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif_av(isurf)
2739                   ENDIF
2740                 ENDIF
2741              ENDDO
2742
2743          CASE ( 'usm_rad_inswref' )
2744!--           array of sw radiation falling to surface from reflections
2745              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2746                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2747                   IF ( av == 0 )  THEN
2748                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = &
2749                       surfinsw(isurf) - surfinswdir(isurf) - surfinswdif(isurf)
2750                   ELSE
2751                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswref_av(isurf)
2752                   ENDIF
2753                 ENDIF
2754              ENDDO
2755
2756          CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
2757!--           array of difusion lw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2758              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2759                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2760                   IF ( av == 0 )  THEN
2761                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif(isurf)
2762                   ELSE
2763                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif_av(isurf)
2764                   ENDIF
2765                 ENDIF
2766              ENDDO
2767
2768          CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
2769!--           array of lw radiation falling to surface from reflections
2770              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2771                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2772                   IF ( av == 0 )  THEN
2773                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf) - surfinlwdif(isurf)
2774                   ELSE
2775                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwref_av(isurf)
2776                   ENDIF
2777                 ENDIF
2778              ENDDO
2779
2780          CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2781!--           array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2782              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2783                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2784                   IF ( av == 0 )  THEN
2785                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw(isurf)
2786                   ELSE
2787                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw_av(isurf)
2788                   ENDIF
2789                 ENDIF
2790              ENDDO
2791
2792          CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2793!--           array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2794              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2795                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2796                   IF ( av == 0 )  THEN
2797                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw(isurf)
2798                   ELSE
2799                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw_av(isurf)
2800                   ENDIF
2801                 ENDIF
2802              ENDDO
2803
2804          CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2805!--           average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2806              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2807                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2808                   IF ( av == 0 )  THEN
2809                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins(isurf)
2810                   ELSE
2811                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins_av(isurf)
2812                   ENDIF
2813                 ENDIF
2814              ENDDO
2815
2816          CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2817!--           average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2818              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2819                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2820                   IF ( av == 0 )  THEN
2821                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl(isurf)
2822                   ELSE
2823                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl_av(isurf)
2824                   ENDIF
2825                 ENDIF
2826              ENDDO
2827 
2828          CASE ( 'usm_rad_hf' )
2829!--           array of heat flux from radiation for surfaces after all reflections
2830              IF ( av == 0 )  THEN
2831                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2832                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2833                       i = surf_usm_h%i(m)
2834                       j = surf_usm_h%j(m)
2835                       k = surf_usm_h%k(m)
2836                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf(m)
2837                    ENDDO
2838                 ELSE
2839                    l = idsidx
2840                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2841                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2842                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2843                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2844                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf(m)
2845                    ENDDO
2846                 ENDIF
2847              ELSE
2848                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2849                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2850                       i = surf_usm_h%i(m)
2851                       j = surf_usm_h%j(m)
2852                       k = surf_usm_h%k(m)
2853                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf_av(m)
2854                    ENDDO
2855                 ELSE
2856                    l = idsidx
2857                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2858                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2859                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2860                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2861                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf_av(m)
2862                    ENDDO
2863                 ENDIF
2864              ENDIF
2865 
2866          CASE ( 'usm_wshf' )
2867!--           array of sensible heat flux from surfaces
2868              IF ( av == 0 )  THEN
2869                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2870                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2871                       i = surf_usm_h%i(m)
2872                       j = surf_usm_h%j(m)
2873                       k = surf_usm_h%k(m)
2874                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb(m)
2875                    ENDDO
2876                 ELSE
2877                    l = idsidx
2878                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2879                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2880                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2881                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2882                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
2883                    ENDDO
2884                 ENDIF
2885              ELSE
2886                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2887                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2888                       i = surf_usm_h%i(m)
2889                       j = surf_usm_h%j(m)
2890                       k = surf_usm_h%k(m)
2891                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb_av(m)
2892                    ENDDO
2893                 ELSE
2894                    l = idsidx
2895                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2896                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2897                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2898                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2899                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m)
2900                    ENDDO
2901                 ENDIF
2902              ENDIF
2903
2904
2905          CASE ( 'usm_wghf' )
2906!--           array of heat flux from ground (land, wall, roof)
2907              IF ( av == 0 )  THEN
2908                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2909                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2910                       i = surf_usm_h%i(m)
2911                       j = surf_usm_h%j(m)
2912                       k = surf_usm_h%k(m)
2913                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb(m)
2914                    ENDDO
2915                 ELSE
2916                    l = idsidx
2917                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2918                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2919                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2920                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2921                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
2922                    ENDDO
2923                 ENDIF
2924              ELSE
2925                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2926                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2927                       i = surf_usm_h%i(m)
2928                       j = surf_usm_h%j(m)
2929                       k = surf_usm_h%k(m)
2930                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_av(m)
2931                    ENDDO
2932                 ELSE
2933                    l = idsidx
2934                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2935                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2936                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2937                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2938                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m)
2939                    ENDDO
2940                 ENDIF
2941              ENDIF
2942
2943          CASE ( 'usm_wghf_window' )
2944!--           array of heat flux from window ground (land, wall, roof)
2945
2946              IF ( av == 0 )  THEN
2947                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2948                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2949                       i = surf_usm_h%i(m)
2950                       j = surf_usm_h%j(m)
2951                       k = surf_usm_h%k(m)
2952                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
2953                    ENDDO
2954                 ELSE
2955                    l = idsidx
2956                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2957                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2958                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2959                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2960                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
2961                    ENDDO
2962                 ENDIF
2963              ELSE
2964                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2965                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2966                       i = surf_usm_h%i(m)
2967                       j = surf_usm_h%j(m)
2968                       k = surf_usm_h%k(m)
2969                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m)
2970                    ENDDO
2971                 ELSE
2972                    l = idsidx
2973                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2974                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2975                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2976                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2977                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m)
2978                    ENDDO
2979                 ENDIF
2980              ENDIF
2981
2982          CASE ( 'usm_wghf_green' )
2983!--           array of heat flux from green ground (land, wall, roof)
2984
2985              IF ( av == 0 )  THEN
2986                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2987                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2988                       i = surf_usm_h%i(m)
2989                       j = surf_usm_h%j(m)
2990                       k = surf_usm_h%k(m)
2991                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
2992                    ENDDO
2993                 ELSE
2994                    l = idsidx
2995                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2996                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2997                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2998                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2999                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
3000                    ENDDO
3001                 ENDIF
3002              ELSE
3003                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3004                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3005                       i = surf_usm_h%i(m)
3006                       j = surf_usm_h%j(m)
3007                       k = surf_usm_h%k(m)
3008                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m)
3009                    ENDDO
3010                 ELSE
3011                    l = idsidx
3012                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3013                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3014                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3015                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3016                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m)
3017                    ENDDO
3018                 ENDIF
3019              ENDIF
3020
3021          CASE ( 'usm_iwghf' )
3022!--           array of heat flux from indoor ground (land, wall, roof)
3023              IF ( av == 0 )  THEN
3024                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3025                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3026                       i = surf_usm_h%i(m)
3027                       j = surf_usm_h%j(m)
3028                       k = surf_usm_h%k(m)
3029                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
3030                    ENDDO
3031                 ELSE
3032                    l = idsidx
3033                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3034                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3035                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3036                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3037                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
3038                    ENDDO
3039                 ENDIF
3040              ELSE
3041                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3042                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3043                       i = surf_usm_h%i(m)
3044                       j = surf_usm_h%j(m)
3045                       k = surf_usm_h%k(m)
3046                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_av(m)
3047                    ENDDO
3048                 ELSE
3049                    l = idsidx
3050                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3051                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3052                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3053                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3054                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m)
3055                    ENDDO
3056                 ENDIF
3057              ENDIF
3058
3059          CASE ( 'usm_iwghf_window' )
3060!--           array of heat flux from indoor window ground (land, wall, roof)
3061
3062              IF ( av == 0 )  THEN
3063                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3064                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3065                       i = surf_usm_h%i(m)
3066                       j = surf_usm_h%j(m)
3067                       k = surf_usm_h%k(m)
3068                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
3069                    ENDDO
3070                 ELSE
3071                    l = idsidx
3072                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3073                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3074                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3075                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3076                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
3077                    ENDDO
3078                 ENDIF
3079              ELSE
3080                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3081                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3082                       i = surf_usm_h%i(m)
3083                       j = surf_usm_h%j(m)
3084                       k = surf_usm_h%k(m)
3085                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m)
3086                    ENDDO
3087                 ELSE
3088                    l = idsidx
3089                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3090                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3091                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3092                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3093                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m)
3094                    ENDDO
3095                 ENDIF
3096              ENDIF
3097             
3098          CASE ( 'usm_t_surf' )
3099!--           surface temperature for surfaces
3100              IF ( av == 0 )  THEN
3101                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3102                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3103                       i = surf_usm_h%i(m)
3104                       j = surf_usm_h%j(m)
3105                       k = surf_usm_h%k(m)
3106                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_h(m)
3107                    ENDDO
3108                 ELSE
3109                    l = idsidx
3110                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3111                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3112                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3113                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3114                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_v(l)%t(m)
3115                    ENDDO
3116                 ENDIF
3117              ELSE
3118                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3119                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3120                       i = surf_usm_h%i(m)
3121                       j = surf_usm_h%j(m)
3122                       k = surf_usm_h%k(m)
3123                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_av(m)
3124                    ENDDO
3125                 ELSE
3126                    l = idsidx
3127                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3128                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3129                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3130                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3131                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_av(m)
3132                    ENDDO
3133                 ENDIF
3134              ENDIF
3135             
3136          CASE ( 'usm_t_surf_window' )
3137!--           surface temperature for window surfaces
3138
3139              IF ( av == 0 )  THEN
3140                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3141                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3142                       i = surf_usm_h%i(m)
3143                       j = surf_usm_h%j(m)
3144                       k = surf_usm_h%k(m)
3145                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_h(m)
3146                    ENDDO
3147                 ELSE
3148                    l = idsidx
3149                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3150                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3151                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3152                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3153                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_v(l)%t(m)
3154                    ENDDO
3155                 ENDIF
3156
3157              ELSE
3158                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3159                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3160                       i = surf_usm_h%i(m)
3161                       j = surf_usm_h%j(m)
3162                       k = surf_usm_h%k(m)
3163                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_window_av(m)
3164                    ENDDO
3165                 ELSE
3166                    l = idsidx
3167                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3168                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3169                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3170                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3171                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m)
3172                    ENDDO
3173
3174                 ENDIF
3175
3176              ENDIF
3177
3178          CASE ( 'usm_t_surf_green' )
3179!--           surface temperature for green surfaces
3180
3181              IF ( av == 0 )  THEN
3182                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3183                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3184                       i = surf_usm_h%i(m)
3185                       j = surf_usm_h%j(m)
3186                       k = surf_usm_h%k(m)
3187                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_h(m)
3188                    ENDDO
3189                 ELSE
3190                    l = idsidx
3191                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3192                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3193                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3194                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3195                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_v(l)%t(m)
3196                    ENDDO
3197                 ENDIF
3198
3199              ELSE
3200                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3201                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3202                       i = surf_usm_h%i(m)
3203                       j = surf_usm_h%j(m)
3204                       k = surf_usm_h%k(m)
3205                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_green_av(m)
3206                    ENDDO
3207                 ELSE
3208                    l = idsidx
3209                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3210                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3211                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3212                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3213                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m)
3214                    ENDDO
3215
3216                 ENDIF
3217
3218              ENDIF
3219
3220          CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
3221!--           near surface temperature for whole surfaces
3222
3223              IF ( av == 0 )  THEN
3224                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3225                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3226                       i = surf_usm_h%i(m)
3227                       j = surf_usm_h%j(m)
3228                       k = surf_usm_h%k(m)
3229                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_h(m)
3230                    ENDDO
3231                 ELSE
3232                    l = idsidx
3233                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3234                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3235                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3236                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3237                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_v(l)%t(m)
3238                    ENDDO
3239                 ENDIF
3240
3241              ELSE
3242                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3243                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3244                       i = surf_usm_h%i(m)
3245                       j = surf_usm_h%j(m)
3246                       k = surf_usm_h%k(m)
3247                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m)
3248                    ENDDO
3249                 ELSE
3250                    l = idsidx
3251                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3252                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3253                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3254                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3255                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m)
3256                    ENDDO
3257
3258                 ENDIF
3259
3260              ENDIF
3261
3262             
3263          CASE ( 'usm_t_wall' )
3264!--           wall temperature for  iwl layer of walls and land
3265              IF ( av == 0 )  THEN
3266                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3267                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3268                       i = surf_usm_h%i(m)
3269                       j = surf_usm_h%j(m)
3270                       k = surf_usm_h%k(m)
3271                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_h(iwl,m)
3272                    ENDDO
3273                 ELSE
3274                    l = idsidx
3275                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3276                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3277                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3278                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3279                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_v(l)%t(iwl,m)
3280                    ENDDO
3281                 ENDIF
3282              ELSE
3283                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3284                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3285                       i = surf_usm_h%i(m)
3286                       j = surf_usm_h%j(m)
3287                       k = surf_usm_h%k(m)
3288                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m)
3289                    ENDDO
3290                 ELSE
3291                    l = idsidx
3292                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3293                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3294                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3295                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3296                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m)
3297                    ENDDO
3298                 ENDIF
3299              ENDIF
3300             
3301          CASE ( 'usm_t_window' )
3302!--           window temperature for iwl layer of walls and land
3303              IF ( av == 0 )  THEN
3304                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3305                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3306                       i = surf_usm_h%i(m)
3307                       j = surf_usm_h%j(m)
3308                       k = surf_usm_h%k(m)
3309                       temp_pf(k,j,i) = t_window_h(iwl,m)
3310                    ENDDO
3311                 ELSE
3312                    l = idsidx
3313                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3314                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3315                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3316                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3317                       temp_pf(k,j,i) = t_window_v(l)%t(iwl,m)
3318                    ENDDO
3319                 ENDIF
3320              ELSE
3321                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3322                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3323                       i = surf_usm_h%i(m)
3324                       j = surf_usm_h%j(m)
3325                       k = surf_usm_h%k(m)
3326                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_window_av(iwl,m)
3327                    ENDDO
3328                 ELSE
3329                    l = idsidx
3330                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3331                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3332                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3333                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3334                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m)
3335                    ENDDO
3336                 ENDIF
3337              ENDIF
3338
3339          CASE ( 'usm_t_green' )
3340!--           green temperature for  iwl layer of walls and land
3341              IF ( av == 0 )  THEN
3342                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3343                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3344                       i = surf_usm_h%i(m)
3345                       j = surf_usm_h%j(m)
3346                       k = surf_usm_h%k(m)
3347                       temp_pf(k,j,i) = t_green_h(iwl,m)
3348                    ENDDO
3349                 ELSE
3350                    l = idsidx
3351                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3352                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3353                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3354                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3355                       temp_pf(k,j,i) = t_green_v(l)%t(iwl,m)
3356                    ENDDO
3357                 ENDIF
3358              ELSE
3359                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3360                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3361                       i = surf_usm_h%i(m)
3362                       j = surf_usm_h%j(m)
3363                       k = surf_usm_h%k(m)
3364                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_green_av(iwl,m)
3365                    ENDDO
3366                 ELSE
3367                    l = idsidx
3368                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3369                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3370                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3371                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3372                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m)
3373                    ENDDO
3374                 ENDIF
3375              ENDIF
3376
3377             
3378          CASE DEFAULT
3379              found = .FALSE.
3380             
3381        END SELECT
3382
3383!
3384!--     Rearrange dimensions for NetCDF output
3385!--     FIXME: this may generate FPE overflow upon conversion from DP to SP
3386        DO  j = nys, nyn
3387            DO  i = nxl, nxr
3388                DO  k = nzb_do, nzt_do
3389                    local_pf(i,j,k) = temp_pf(k,j,i)
3390                ENDDO
3391            ENDDO
3392        ENDDO
3393       
3394    END SUBROUTINE usm_data_output_3d
3395   
3396
3397!------------------------------------------------------------------------------!
3398!
3399! Description:
3400! ------------
3401!> Soubroutine defines appropriate grid for netcdf variables.
3402!> It is called out from subroutine netcdf.
3403!------------------------------------------------------------------------------!
3404    SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
3405   
3406        IMPLICIT NONE
3407
3408        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable    !<
3409        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
3410        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
3411        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
3412        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
3413
3414        CHARACTER (len=varnamelength)  :: var
3415
3416        var = TRIM(variable)
3417        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.          &
3418             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.      &
3419             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR.   &
3420             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR.   &
3421             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.       &
3422             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.       &
3423             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                               &
3424             var(1:9) == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_'  .OR.                   &
3425             var(1:16) == 'usm_wghf_window_'  .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.      &
3426             var(1:10) == 'usm_iwghf_'  .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.          &
3427             var(1:10) == 'usm_t_surf'  .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall'  .OR.               &
3428             var(1:17) == 'usm_t_surf_window'  .OR.  var(1:12) == 'usm_t_window'  .OR.      &
3429             var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                          &
3430             var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm' .OR.                                            &
3431             var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.                     & 
3432             var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.                  &
3433             var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.            &
3434             var(1:16) == 'usm_surfwintrans'  .OR.                                          &
3435             var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' ) THEN
3436
3437            found = .TRUE.
3438            grid_x = 'x'
3439            grid_y = 'y'
3440            grid_z = 'zu'
3441        ELSE
3442            found  = .FALSE.
3443            grid_x = 'none'
3444            grid_y = 'none'
3445            grid_z = 'none'
3446        ENDIF
3447
3448    END SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid
3449   
3450
3451!------------------------------------------------------------------------------!
3452! Description:
3453! ------------
3454!> Initialization of the wall surface model
3455!------------------------------------------------------------------------------!
3456    SUBROUTINE usm_init_material_model
3457
3458        IMPLICIT NONE
3459
3460        INTEGER(iwp) ::  k, l, m            !< running indices
3461       
3462        CALL location_message( '    initialization of wall surface model', .TRUE. )
3463       
3464!--     Calculate wall grid spacings.
3465!--     Temperature is defined at the center of the wall layers,
3466!--     whereas gradients/fluxes are defined at the edges (_stag)     
3467!--     apply for all particular surface grids. First for horizontal surfaces
3468        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3469
3470           surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)
3471           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3472               surf_usm_h%dz_wall(k,m) = surf_usm_h%zw(k,m) -                  &
3473                                         surf_usm_h%zw(k-1,m)
3474           ENDDO
3475           surf_usm_h%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)
3476           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3477               surf_usm_h%dz_window(k,m) = surf_usm_h%zw_window(k,m) -         &
3478                                         surf_usm_h%zw_window(k-1,m)
3479           ENDDO
3480           surf_usm_h%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)
3481           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3482               surf_usm_h%dz_green(k,m) = surf_usm_h%zw_green(k,m) -           &
3483                                         surf_usm_h%zw_green(k-1,m)
3484           ENDDO
3485           
3486           surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3487
3488           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3489               surf_usm_h%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                          &
3490                           surf_usm_h%dz_wall(k+1,m) + surf_usm_h%dz_wall(k,m) )
3491           ENDDO
3492           surf_usm_h%dz_wall_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3493           
3494           surf_usm_h%dz_window(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3495
3496           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3497               surf_usm_h%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                        &
3498                           surf_usm_h%dz_window(k+1,m) + surf_usm_h%dz_window(k,m) )
3499           ENDDO
3500           surf_usm_h%dz_window_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3501
3502           surf_usm_h%dz_green(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3503
3504           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3505               surf_usm_h%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                         &
3506                           surf_usm_h%dz_green(k+1,m) + surf_usm_h%dz_green(k,m) )
3507           ENDDO
3508           surf_usm_h%dz_green_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3509        ENDDO
3510        surf_usm_h%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall
3511        surf_usm_h%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall_stag
3512        surf_usm_h%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window
3513        surf_usm_h%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window_stag
3514        surf_usm_h%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green
3515        surf_usm_h%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green_stag
3516!       
3517!--     For vertical surfaces
3518        DO  l = 0, 3
3519           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3520              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)
3521              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3522                  surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) = surf_usm_v(l)%zw(k,m) -         &
3523                                               surf_usm_v(l)%zw(k-1,m)
3524              ENDDO
3525              surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)
3526              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3527                  surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(k,m) - &
3528                                               surf_usm_v(l)%zw_window(k-1,m)
3529              ENDDO
3530              surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)
3531              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3532                  surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(k,m) - &
3533                                               surf_usm_v(l)%zw_green(k-1,m)
3534              ENDDO
3535           
3536              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall+1,m) =                            &
3537                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3538
3539              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3540                  surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3541                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k+1,m) + &
3542                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) )
3543              ENDDO
3544              surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzt_wall,m) =                         &
3545                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3546              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall+1,m) =                            &
3547                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3548
3549              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3550                  surf_usm_v(l)%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3551                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k+1,m) + &
3552                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) )
3553              ENDDO
3554              surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzt_wall,m) =                         &
3555                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3556              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall+1,m) =                            &
3557                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3558
3559              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3560                  surf_usm_v(l)%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3561                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k+1,m) + &
3562                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) )
3563              ENDDO
3564              surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzt_wall,m) =                         &
3565                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3566           ENDDO
3567           surf_usm_v(l)%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall
3568           surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall_stag
3569           surf_usm_v(l)%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window
3570           surf_usm_v(l)%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window_stag
3571           surf_usm_v(l)%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green
3572           surf_usm_v(l)%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green_stag
3573        ENDDO     
3574
3575       
3576        CALL location_message( '    wall structures filed out', .TRUE. )
3577
3578        CALL location_message( '    initialization of wall surface model finished', .TRUE. )
3579
3580    END SUBROUTINE usm_init_material_model
3581
3582 
3583!------------------------------------------------------------------------------!
3584! Description:
3585! ------------
3586!> Initialization of the urban surface model
3587!------------------------------------------------------------------------------!
3588    SUBROUTINE usm_init_urban_surface
3589
3590        USE arrays_3d,                                                         &
3591            ONLY:  zw
3592
3593        USE netcdf_data_input_mod,                                             &
3594            ONLY:  building_pars_f, building_type_f, terrain_height_f
3595   
3596        IMPLICIT NONE
3597
3598        INTEGER(iwp) ::  i                   !< loop index x-dirction
3599        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall       !< index in input list for wall emissivity
3600        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green      !< index in input list for green emissivity
3601        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win        !< index in input list for window emissivity
3602        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w    !< index in input list for green fraction on wall
3603        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r    !< index in input list for green fraction on roof
3604        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1             !< index in input list for heat capacity at first wall layer
3605        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2             !< index in input list for heat capacity at second wall layer
3606        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3             !< index in input list for heat capacity at third wall layer
3607        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r           !< index in input list for LAI on roof
3608        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w           !< index in input list for LAI on wall
3609        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1             !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer
3610        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2             !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer
3611        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3             !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer
3612        INTEGER(iwp) ::  ind_trans           !< index in input list for window transmissivity
3613        INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac       !< index in input list for wall fraction
3614        INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac        !< index in input list for window fraction
3615        INTEGER(iwp) ::  ind_z0              !< index in input list for z0
3616        INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh            !< index in input list for z0h / z0q
3617        INTEGER(iwp) ::  j                   !< loop index y-dirction
3618        INTEGER(iwp) ::  k                   !< loop index z-dirction
3619        INTEGER(iwp) ::  l                   !< loop index surface orientation
3620        INTEGER(iwp) ::  m                   !< loop index surface element
3621        INTEGER(iwp) ::  st                  !< dummy 
3622
3623        REAL(wp)     ::  c, d, tin, twin
3624        REAL(wp)     ::  ground_floor_level_l         !< local height of ground floor level
3625        REAL(wp)     ::  z_agl                        !< height above ground
3626        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt)   ::  exn        !< value of the Exner function in layers
3627
3628!
3629!-- NOPOINTER version not implemented yet
3630#if defined( __nopointer )
3631    message_string = 'The urban surface module only runs with POINTER version'
3632    CALL message( 'urban_surface_mod', 'PA0452', 1, 2, 0, 6, 0 )
3633#endif
3634
3635        CALL cpu_log( log_point_s(78), 'usm_init', 'start' )
3636!--     surface forcing have to be disabled for LSF
3637!--     in case of enabled urban surface module
3638        IF ( large_scale_forcing )  THEN
3639            lsf_surf = .FALSE.
3640        ENDIF
3641
3642!
3643!--     Flag surface elements belonging to the ground floor level. Therefore,
3644!--     use terrain height array from file, if available. This flag is later used
3645!--     to control initialization of surface attributes.
3646        surf_usm_h%ground_level = .FALSE. 
3647        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3648           i = surf_usm_h%i(m)
3649           j = surf_usm_h%j(m)
3650           k = surf_usm_h%k(m)
3651!
3652!--        Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3653!--        use default value.
3654           ground_floor_level_l = ground_floor_level
3655           IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3656              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                    &
3657                   building_pars_f%fill )  &
3658                 ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)         
3659           ENDIF
3660!
3661!--        Determine height of surface element above ground level
3662           IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3663              z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j,i)
3664           ELSE
3665              z_agl = zw(k)
3666           ENDIF
3667!
3668!--        Set flag for ground level
3669           IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3670              surf_usm_h%ground_level(m) = .TRUE.
3671        ENDDO
3672
3673        DO  l = 0, 3
3674           surf_usm_v(l)%ground_level = .FALSE.
3675           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3676              i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
3677              j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
3678              k = surf_usm_v(l)%k(m)
3679!
3680!--           Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3681!--           use default value.
3682              ground_floor_level_l = ground_floor_level
3683              IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3684                 IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                 &
3685                      building_pars_f%fill ) &
3686                    ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)
3687              ENDIF
3688!
3689!--           Determine height of surface element above ground level. Please
3690!--           note, height of surface element is determined with respect to
3691!--           its height of the adjoing atmospheric grid point.
3692              IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3693                 z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j-surf_usm_v(l)%joff,    &
3694                                                      i-surf_usm_v(l)%ioff)
3695              ELSE
3696                 z_agl = zw(k)
3697              ENDIF
3698!
3699!--           Set flag for ground level
3700              IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3701                 surf_usm_v(l)%ground_level(m) = .TRUE.
3702
3703           ENDDO
3704        ENDDO
3705!
3706!--     Initialization of resistances.
3707        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3708           surf_usm_h%r_a(m)        = 50.0_wp
3709           surf_usm_h%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3710           surf_usm_h%r_a_window(m) = 50.0_wp
3711        ENDDO
3712        DO  l = 0, 3
3713           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3714              surf_usm_v(l)%r_a(m)        = 50.0_wp
3715              surf_usm_v(l)%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3716              surf_usm_v(l)%r_a_window(m) = 50.0_wp
3717           ENDDO
3718        ENDDO
3719!
3720!--     Initialize urban-type surface attribute. According to initialization in
3721!--     land-surface model, follow a 3-level approach.
3722!--     Level 1 - initialization via default attributes
3723        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3724!
3725!--        Now, all horizontal surfaces are roof surfaces (?)
3726           surf_usm_h%isroof_surf(m)   = .TRUE.
3727           surf_usm_h%surface_types(m) = roof_category         !< default category for root surface
3728!
3729!--        In order to distinguish between ground floor level and
3730!--        above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3731           ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3732                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3733           ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3734                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3735           ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3736                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3737           ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3738                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3739           ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3740                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3741           ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3742                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3743           ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3744                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3745           ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3746                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3747           ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3748                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3749           ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3750                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3751           ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3752                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3753           ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3754                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3755           ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3756                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3757           ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3758                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3759           ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3760                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3761           ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3762                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3763           ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3764                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3765           ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3766                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3767!
3768!--        Store building type and its name on each surface element
3769           surf_usm_h%building_type(m)      = building_type
3770           surf_usm_h%building_type_name(m) = building_type_name(building_type)
3771!
3772!--        Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3773           surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3774           surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3775           surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3776           surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3777
3778           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3779           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3780           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3781           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3782           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3783           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3784           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3785           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3786           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3787           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3788           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3789           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3790           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3791           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3792           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3793           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)
3794           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3795           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3796           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3797           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3798           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3799           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3800           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3801           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3802
3803           surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3804           surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3805!
3806!--        emissivity of wall-, green- and window fraction
3807           surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3808           surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3809           surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3810
3811           surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3812
3813           surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3814           surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3815           surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3816!
3817!--        albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
3818           surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type)  )
3819           surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3820           surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type)   )
3821
3822           surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3823           surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3824           surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3825           surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3826           
3827           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3828           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3829           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3830           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3831           
3832           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3833           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3834           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3835           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3836
3837           surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3838           surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type) 
3839           surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3840           surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type) 
3841           surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3842           surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type) 
3843
3844        ENDDO
3845
3846        DO  l = 0, 3
3847           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3848
3849              surf_usm_v(l)%surface_types(m) = wall_category         !< default category for root surface
3850!
3851!--           In order to distinguish between ground floor level and
3852!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3853              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3854                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3855              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3856                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3857              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3858                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3859              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3860                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3861              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3862                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3863              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3864                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3865              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3866                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3867              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3868                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3869              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3870                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3871              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3872                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3873              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3874                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3875              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3876                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3877              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3878                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3879              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3880                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3881              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3882                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3883              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
3884                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3885              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3886                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3887              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3888                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3889!
3890!--           Store building type and its name on each surface element
3891              surf_usm_v(l)%building_type(m)      = building_type
3892              surf_usm_v(l)%building_type_name(m) = building_type_name(building_type)
3893!
3894!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3895              surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)   = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3896              surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)  = building_pars(ind_green_frac_w,building_type) 
3897              surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)    = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3898              surf_usm_v(l)%lai(m)                 = building_pars(ind_lai_w,building_type) 
3899
3900              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3901              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3902              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3903              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3904             
3905              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3906              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3907              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3908              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3909             
3910              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3911              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3912              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3913              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3914
3915              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3916              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3917              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3918              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3919             
3920              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3921              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3922              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3923              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3924
3925              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3926              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3927              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3928              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3929
3930              surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3931              surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3932!
3933!--           emissivity of wall-, green- and window fraction
3934              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3935              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3936              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3937
3938              surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3939
3940              surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3941              surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3942              surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3943
3944              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type) )
3945              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3946              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type) )
3947
3948              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3949              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3950              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3951              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3952             
3953              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3954              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3955              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3956              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3957
3958              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3959              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3960              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3961              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3962
3963              surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3964              surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type)
3965              surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3966              surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type)
3967              surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3968              surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type)
3969
3970           ENDDO
3971        ENDDO
3972!
3973!--     Level 2 - initialization via building type read from file
3974        IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3975           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3976              i = surf_usm_h%i(m)
3977              j = surf_usm_h%j(m)
3978!
3979!--           For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
3980              st = building_type_f%var(j,i)
3981              IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
3982
3983!
3984!--              In order to distinguish between ground floor level and
3985!--              above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3986                 ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3987                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3988                 ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3989                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3990                 ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3991                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3992                 ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3993                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3994                 ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3995                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3996                 ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3997                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
3998                 ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3999                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4000                 ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4001                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4002                 ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4003                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4004                 ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4005                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4006                 ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4007                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4008                 ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4009                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4010                 ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4011                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4012                 ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4013                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4014                 ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4015                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4016                 ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
4017                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4018                 ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4019                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4020                 ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4021                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4022!
4023!--              Store building type and its name on each surface element
4024                 surf_usm_h%building_type(m)      = st
4025                 surf_usm_h%building_type_name(m) = building_type_name(st)
4026!
4027!--              Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4028                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4029                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4030                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st) 
4031                 surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4032
4033                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4034                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4035                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4036                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4037                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4038                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4039                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4040                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4041                 
4042                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4043                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4044                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4045                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4046                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4047                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4048                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4049                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4050               
4051                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4052                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4053                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4054                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4055                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4056                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4057                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4058                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4059
4060                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4061                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4062!
4063!--              emissivity of wall-, green- and window fraction
4064                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4065                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4066                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4067
4068                 surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4069
4070                 surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4071                 surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4072                 surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4073!
4074!--              albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
4075                 surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4076                 surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4077                 surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4078
4079                 surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4080                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4081                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4082                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4083                 
4084                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4085                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4086                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4087                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4088
4089                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4090                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4091                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4092                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4093
4094                 surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4095                 surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st)
4096                 surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4097                 surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st)
4098                 surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4099                 surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st)
4100
4101              ENDIF
4102           ENDDO
4103
4104           DO  l = 0, 3
4105              DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
4106                 i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
4107                 j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
4108!
4109!--              For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4110
4111                 st = building_type_f%var(j,i)
4112                 IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4113
4114!
4115!--                 In order to distinguish between ground floor level and
4116!--                 above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4117                    ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4118                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4119                    ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4120                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4121                    ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4122                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4123                    ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4124                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4125                    ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4126                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4127                    ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4128                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4129                    ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4130                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4131                    ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4132                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4133                    ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4134                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4135                    ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4136                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4137                    ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4138                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4139                    ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4140                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4141                    ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4142                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4143                    ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4144                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4145                    ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4146                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4147                    ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4148                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4149                    ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4150                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4151                    ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4152                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4153!
4154!--                 Store building type and its name on each surface element
4155                    surf_usm_v(l)%building_type(m)      = st
4156                    surf_usm_v(l)%building_type_name(m) = building_type_name(st)
4157!
4158!--                 Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4159                    surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4160                    surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_w,st) 
4161                    surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st)   
4162                    surf_usm_v(l)%lai(m)                = building_pars(ind_lai_w,st) 
4163
4164                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4165                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4166                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4167                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4168                   
4169                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4170                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4171                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4172                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4173                   
4174                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4175                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4176                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4177                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4178
4179                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4180                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4181                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4182                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4183                   
4184                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4185                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4186                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4187                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4188                   
4189                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4190                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4191                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4192                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4193
4194                    surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4195                    surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4196!
4197!--                 emissivity of wall-, green- and window fraction
4198                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4199                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4200                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4201
4202                    surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4203
4204                    surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4205                    surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4206                    surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4207
4208                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4209                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4210                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4211
4212                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4213                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4214                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4215                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4216                   
4217                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4218                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4219                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4220                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4221                   
4222                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4223                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4224                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4225                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4226
4227                    surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4228                    surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st) 
4229                    surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4230                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st) 
4231                    surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4232                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st) 
4233
4234
4235                 ENDIF
4236              ENDDO
4237           ENDDO
4238        ENDIF
4239       
4240!
4241!--     Level 3 - initialization via building_pars read from file
4242        IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
4243           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4244              i = surf_usm_h%i(m)
4245              j = surf_usm_h%j(m)
4246
4247!
4248!--           In order to distinguish between ground floor level and
4249!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4250              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4251                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4252              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4253                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4254              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4255                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4256              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4257                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4258              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4259                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4260              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4261                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4262              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4263                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4264              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4265                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4266              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4267                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4268              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4269                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4270              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4271                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4272              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4273                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4274              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4275                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4276              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4277                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4278              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4279                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4280              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
4281                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4282              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4283                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4284              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4285                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4286
4287!
4288!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4289              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4290                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i)   
4291              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) /= building_pars_f%fill ) & 
4292                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) 
4293              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i) /= building_pars_f%fill )     & 
4294                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i)
4295
4296 
4297              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i) /= building_pars_f%fill )        &
4298                 surf_usm_h%lai(m)             = building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i)
4299
4300              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4301                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4302                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4303              ENDIF
4304              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4305                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4306              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4307                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4308              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4309                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4310                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4311              ENDIF
4312              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4313                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4314              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4315                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4316              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4317                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4318                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4319              ENDIF
4320              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4321                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4322              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4323                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4324
4325              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4326                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4327                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4328              ENDIF
4329              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4330                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4331              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4332                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4333              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /= building_pars_f%fill )  THEN
4334                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4335                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4336              ENDIF
4337              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /= building_pars_f%fill )    &
4338                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4339              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /= building_pars_f%fill )    & 
4340                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4341              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)