source: palm/trunk/SOURCE/urban_surface_mod.f90 @ 3351

Last change on this file since 3351 was 3351, checked in by suehring, 3 years ago

Do not overwrite values of albedo in radiation_init in case albedo has been already initialized in the urban-surface model via ASCII input

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 442.2 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 3351 2018-10-15 18:40:42Z suehring $
30! Set flag indicating that albedo at urban surfaces is already initialized
31!
32! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
33! Enable USM initialization with default building parameters in case no static
34! input file exist.
35!
36! 3343 2018-10-15 10:38:52Z suehring
37! Add output variables usm_rad_pc_inlw, usm_rad_pc_insw*
38!
39! 3274 2018-09-24 15:42:55Z knoop
40! Modularization of all bulk cloud physics code components
41!
42! 3248 2018-09-14 09:42:06Z sward
43! Minor formating changes
44!
45! 3246 2018-09-13 15:14:50Z sward
46! Added error handling for input namelist via parin_fail_message
47!
48! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
49! unused variables removed
50!
51! 3223 2018-08-30 13:48:17Z suehring
52! Bugfix for commit 3222
53!
54! 3222 2018-08-30 13:35:35Z suehring
55! Introduction of surface array for type and its name
56!
57! 3203 2018-08-23 10:48:36Z suehring
58! Revise bulk parameter for emissivity at ground-floor level
59!
60! 3196 2018-08-13 12:26:14Z maronga
61! Added maximum aerodynamic resistance of 300 for horiztonal surfaces.
62!
63! 3176 2018-07-26 17:12:48Z suehring
64! Bugfix, update virtual potential surface temparture, else heat fluxes on
65! roofs might become unphysical
66!
67! 3152 2018-07-19 13:26:52Z suehring
68! Initialize q_surface, which might be used in surface_layer_fluxes
69!
70! 3151 2018-07-19 08:45:38Z raasch
71! remaining preprocessor define strings __check removed
72!
73! 3136 2018-07-16 14:48:21Z suehring
74! Limit also roughness length for heat and moisture where necessary
75!
76! 3123 2018-07-12 16:21:53Z suehring
77! Correct working precision for INTEGER number
78!
79! 3115 2018-07-10 12:49:26Z suehring
80! Additional building type to represent bridges
81!
82! 3091 2018-06-28 16:20:35Z suehring
83! - Limit aerodynamic resistance at vertical walls.
84! - Add check for local roughness length not exceeding surface-layer height and
85!   limit roughness length where necessary.
86!
87! 3065 2018-06-12 07:03:02Z Giersch
88! Unused array dxdir was removed, dz was replaced by dzu to consider vertical
89! grid stretching
90!
91! 3049 2018-05-29 13:52:36Z Giersch
92! Error messages revised
93!
94! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
95! Error message added
96!
97! 3029 2018-05-23 12:19:17Z raasch
98! bugfix: close unit 151 instead of 90
99!
100! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
101! Added pc_transpiration_rate
102!
103! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
104! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications.
105! (moh.hefny):
106! Extended exn for all model domain height to avoid the need to get nzut.
107!
108! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
109! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
110! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
111!
112! 2943 2018-04-03 16:17:10Z suehring
113! Calculate exner function at all height levels and remove some un-used
114! variables.
115!
116! 2932 2018-03-26 09:39:22Z maronga
117! renamed urban_surface_par to urban_surface_parameters
118!
119! 2921 2018-03-22 15:05:23Z Giersch
120! The activation of spinup has been moved to parin
121!
122! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
123! Remove unused pcbl, npcbl from ONLY list
124! moh.hefny:
125! Fixed bugs introduced by new structures and by moving radiation interaction
126! into radiation_model_mod.f90.
127! Bugfix: usm data output 3D didn't respect directions
128!
129! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
130! Local variable ids has to be initialized with a value of -1 in
131! usm_average_3d_data
132!
133! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
134! Calculations of the index range of the subdomain on file which overlaps with
135! the current subdomain are already done in read_restart_data_mod,
136! usm_read/write_restart_data have been renamed to usm_r/wrd_local, variable
137! named found has been introduced for checking if restart data was found,
138! reading of restart strings has been moved completely to
139! read_restart_data_mod, usm_rrd_local is already inside the overlap loop
140! programmed in read_restart_data_mod, SAVE attribute added where necessary,
141! deallocation and allocation of some arrays have been changed to take care of
142! different restart files that can be opened (index i), the marker *** end usm
143! *** is not necessary anymore, strings and their respective lengths are
144! written out and read now in case of restart runs to get rid of prescribed
145! character lengths
146!
147! 2805 2018-02-14 17:00:09Z suehring
148! Initialization of resistances.
149!
150! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
151! Comment concerning output of ground-heat flux added.
152!
153! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
154! Removed redundant commas, added some blanks
155!
156! 2765 2018-01-22 11:34:58Z maronga
157! Major bugfix in calculation of f_shf. Adjustment of roughness lengths in
158! building_pars
159!
160! 2750 2018-01-15 16:26:51Z knoop
161! Move flag plant canopy to modules
162!
163! 2737 2018-01-11 14:58:11Z kanani
164! Removed unused variables t_surf_whole...
165!
166! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
167! resistances are saved in surface attributes
168!
169! 2723 2018-01-05 09:27:03Z maronga
170! Bugfix for spinups (end_time was increased twice in case of LSM + USM runs)
171!
172! 2720 2018-01-02 16:27:15Z kanani
173! Correction of comment
174!
175! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
176! Corrected "Former revisions" section
177!
178! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
179! Changes from last commit documented
180!
181! 2703 2017-12-15 20:12:38Z maronga
182! Workaround for calculation of r_a
183!
184! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
185! - Change in file header (GPL part)
186! - Bugfix in calculation of pt_surface and related fluxes. (BM)
187! - Do not write surface temperatures onto pt array as this might cause
188!   problems with nesting. (MS)
189! - Revised calculation of pt1 (now done in surface_layer_fluxes).
190!   Bugfix, f_shf_window and f_shf_green were not set at vertical surface
191!   elements. (MS)
192! - merged with branch ebsolver
193!   green building surfaces do not evaporate yet
194!   properties of green wall layers and window layers are taken from wall layers
195!   this input data is missing. (RvT)
196! - Merged with branch radiation (developed by Mohamed Salim)
197! - Revised initialization. (MS)
198! - Rename emiss_surf into emissivity, roughness_wall into z0, albedo_surf into
199!   albedo. (MS)
200! - Move first call of usm_radiatin from usm_init to init_3d_model
201! - fixed problem with near surface temperature
202! - added near surface temperature t_surf_10cm_h(m), t_surf_10cm_v(l)%t(m)
203! - does not work with temp profile including stability, ol
204!   t_surf_10cm = pt1 now
205! - merged with 2357 bugfix, error message for nopointer version
206! - added indoor model coupling with wall heat flux
207! - added green substrate/ dry vegetation layer for buildings
208! - merged with 2232 new surface-type structure
209! - added transmissivity of window tiles
210! - added MOSAIK tile approach for 3 different surfaces (RvT)
211!
212! 2583 2017-10-26 13:58:38Z knoop
213! Bugfix: reverted MPI_Win_allocate_cptr introduction in last commit
214!
215! 2582 2017-10-26 13:19:46Z hellstea
216! Workaround for gnufortran compiler added in usm_calc_svf. CALL MPI_Win_allocate is
217! replaced by CALL MPI_Win_allocate_cptr if defined ( __gnufortran ).
218!
219! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
220! Date and time quantities are now read from date_and_time_mod. Solar constant is
221! read from radiation_model_mod
222!
223! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
224! Remove tabs
225!
226! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
227! upper bounds of 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
228! no output of ghost layer data
229!
230! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
231! Bugfix and error message for nopointer version.
232! Additional "! defined(__nopointer)" as workaround to enable compilation of
233! nopointer version.
234!
235! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
236! Get topography top index via Function call
237!
238! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
239! Bugfix: adjust output of shf. Added support for spinups
240!
241! 2287 2017-06-15 16:46:30Z suehring
242! Bugfix in determination topography-top index
243!
244! 2269 2017-06-09 11:57:32Z suehring
245! Enable restart runs with different number of PEs
246! Bugfixes nopointer branch
247!
248! 2258 2017-06-08 07:55:13Z suehring
249! Bugfix, add pre-preprocessor directives to enable non-parrallel mode
250!
251! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
252!
253! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
254! Adjustments according to new surface-type structure. Remove usm_wall_heat_flux;
255! insteat, heat fluxes are directly applied in diffusion_s.
256!
257! 2213 2017-04-24 15:10:35Z kanani
258! Removal of output quantities usm_lad and usm_canopy_hr
259!
260! 2209 2017-04-19 09:34:46Z kanani
261! cpp switch __mpi3 removed,
262! minor formatting,
263! small bugfix for division by zero (Krc)
264!
265! 2113 2017-01-12 13:40:46Z kanani
266! cpp switch __mpi3 added for MPI-3 standard code (Ketelsen)
267!
268! 2071 2016-11-17 11:22:14Z maronga
269! Small bugfix (Resler)
270!
271! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
272! renamed variable rho to rho_ocean
273!
274! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
275! Bugfixes in deallocation of array plantt and reading of csf/csfsurf,
276! optimization of MPI-RMA operations,
277! declaration of pcbl as integer,
278! renamed usm_radnet -> usm_rad_net, usm_canopy_khf -> usm_canopy_hr,
279! splitted arrays svf -> svf & csf, svfsurf -> svfsurf & csfsurf,
280! use of new control parameter varnamelength,
281! added output variables usm_rad_ressw, usm_rad_reslw,
282! minor formatting changes,
283! minor optimizations.
284!
285! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
286! Major reformatting according to PALM coding standard (comments, blanks,
287! alphabetical ordering, etc.),
288! removed debug_prints,
289! removed auxiliary SUBROUTINE get_usm_info, instead, USM flag urban_surface is
290! defined in MODULE control_parameters (modules.f90) to avoid circular
291! dependencies,
292! renamed canopy_heat_flux to pc_heating_rate, as meaning of quantity changed.
293!
294! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
295! Initial revision
296!
297!
298! Description:
299! ------------
300! 2016/6/9 - Initial version of the USM (Urban Surface Model)
301!            authors: Jaroslav Resler, Pavel Krc
302!                     (Czech Technical University in Prague and Institute of
303!                      Computer Science of the Czech Academy of Sciences, Prague)
304!            with contributions: Michal Belda, Nina Benesova, Ondrej Vlcek
305!            partly inspired by PALM LSM (B. Maronga)
306!            parameterizations of Ra checked with TUF3D (E. S. Krayenhoff)
307!> Module for Urban Surface Model (USM)
308!> The module includes:
309!>    1. radiation model with direct/diffuse radiation, shading, reflections
310!>       and integration with plant canopy
311!>    2. wall and wall surface model
312!>    3. surface layer energy balance
313!>    4. anthropogenic heat (only from transportation so far)
314!>    5. necessary auxiliary subroutines (reading inputs, writing outputs,
315!>       restart simulations, ...)
316!> It also make use of standard radiation and integrates it into
317!> urban surface model.
318!>
319!> Further work:
320!> -------------
321!> 1. Remove global arrays surfouts, surfoutl and only keep track of radiosity
322!>    from surfaces that are visible from local surfaces (i.e. there is a SVF
323!>    where target is local). To do that, radiosity will be exchanged after each
324!>    reflection step using MPI_Alltoall instead of current MPI_Allgather.
325!>
326!> 2. Temporarily large values of surface heat flux can be observed, up to
327!>    1.2 Km/s, which seem to be not realistic.
328!>
329!> @todo Output of _av variables in case of restarts
330!> @todo Revise flux conversion in energy-balance solver
331!> @todo Bugfixing in nopointer branch
332!> @todo Check optimizations for RMA operations
333!> @todo Alternatives for MPI_WIN_ALLOCATE? (causes problems with openmpi)
334!> @todo Check for load imbalances in CPU measures, e.g. for exchange_horiz_prog
335!>       factor 3 between min and max time
336!> @todo Move setting of flag indoor_model to indoor_model_mod once available
337!> @todo Check divisions in wtend (etc.) calculations for possible division
338!>       by zero, e.g. in case fraq(0,m) + fraq(1,m) = 0?!
339!> @todo Use unit 90 for OPEN/CLOSE of input files (FK)
340!> @todo Move plant canopy stuff into plant canopy code
341!------------------------------------------------------------------------------!
342 MODULE urban_surface_mod
343
344#if ! defined( __nopointer )
345    USE arrays_3d,                                                             &
346        ONLY:  dzu, hyp, zu, pt, pt_1, pt_2, p, u, v, w, hyp, tend, exner
347#endif
348
349    USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
350        ONLY:  c_p, g, kappa, pi, r_d
351
352    USE control_parameters,                                                    &
353        ONLY:  coupling_start_time, topography, dt_3d, humidity,               &
354               intermediate_timestep_count, initializing_actions,              &
355               intermediate_timestep_count_max, simulated_time, end_time,      &
356               timestep_scheme, tsc, coupling_char, io_blocks, io_group,       &
357               message_string, time_since_reference_point, surface_pressure,   &
358               pt_surface, large_scale_forcing, lsf_surf, spinup,              &
359               spinup_pt_mean, spinup_time, time_do3d, dt_do3d,                &
360               average_count_3d, varnamelength, urban_surface,                 &
361               plant_canopy, dz
362
363    USE cpulog,                                                                &
364        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
365
366    USE date_and_time_mod,                                                     &
367        ONLY:  time_utc_init
368
369    USE grid_variables,                                                        &
370        ONLY:  dx, dy, ddx, ddy, ddx2, ddy2
371
372    USE indices,                                                               &
373        ONLY:  nx, ny, nnx, nny, nnz, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys,    &
374               nysg, nzb, nzt, nbgp, wall_flags_0
375
376    USE, INTRINSIC :: iso_c_binding
377
378    USE kinds
379             
380    USE pegrid
381   
382    USE plant_canopy_model_mod,                                                &
383        ONLY:  pc_heating_rate, pc_transpiration_rate
384   
385    USE radiation_model_mod,                                                   &
386        ONLY:  albedo_type, radiation_interaction, calc_zenith, zenith,        &
387               radiation, rad_sw_in, rad_lw_in, rad_sw_out, rad_lw_out,        &
388               sigma_sb, sun_direction, sun_dir_lat, sun_dir_lon,              &
389               force_radiation_call, surfinsw, surfinlw, surfinswdir,          &
390               surfinswdif, surfoutsw, surfoutlw, surfins,nsvfl, svf, svfsurf, &
391               surfinl, surfinlwdif, rad_sw_in_dir, rad_sw_in_diff,            &
392               rad_lw_in_diff, surfouts, surfoutl, surfoutsl, surfoutll, surf, &
393               surfl, nsurfl, pcbinsw, pcbinlw, pcbinswdir,                    &
394               pcbinswdif, iup_u, inorth_u, isouth_u, ieast_u, iwest_u, iup_l, &
395               inorth_l, isouth_l, ieast_l, iwest_l, id,                       &
396               iz, iy, ix,  nsurf, idsvf, ndsvf,                               &
397               idcsf, ndcsf, kdcsf, pct,                                       &
398               startland, endland, startwall, endwall, skyvf, skyvft, nzub,    &
399               nzut, nzpt, npcbl, pcbl
400
401    USE statistics,                                                            &
402        ONLY:  hom, statistic_regions
403
404    USE surface_mod,                                                           &
405        ONLY:  get_topography_top_index_ji, get_topography_top_index,          &
406               ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h,           &
407               surf_usm_v, surface_restore_elements
408
409
410    IMPLICIT NONE
411
412
413!-- configuration parameters (they can be setup in PALM config)
414    LOGICAL ::  usm_material_model = .TRUE.        !< flag parameter indicating wheather the  model of heat in materials is used
415    LOGICAL ::  usm_anthropogenic_heat = .FALSE.   !< flag parameter indicating wheather the anthropogenic heat sources (e.g.transportation) are used
416    LOGICAL ::  force_radiation_call_l = .FALSE.   !< flag parameter for unscheduled radiation model calls
417    LOGICAL ::  indoor_model = .FALSE.             !< whether to use the indoor model
418    LOGICAL ::  read_wall_temp_3d = .FALSE.
419
420
421    INTEGER(iwp) ::  building_type = 1               !< default building type (preleminary setting)
422    INTEGER(iwp) ::  land_category = 2               !< default category for land surface
423    INTEGER(iwp) ::  wall_category = 2               !< default category for wall surface over pedestrian zone
424    INTEGER(iwp) ::  pedestrian_category = 2         !< default category for wall surface in pedestrian zone
425    INTEGER(iwp) ::  roof_category = 2               !< default category for root surface
426    REAL(wp)     ::  roughness_concrete = 0.001_wp   !< roughness length of average concrete surface
427!
428!-- Indices of input attributes for (above) ground floor level
429    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall          = 38 !< index in input list for albedo_type of wall fraction
430    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green         = 39 !< index in input list for albedo_type of green fraction
431    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win           = 40 !< index in input list for albedo_type of window fraction
432    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_agfl    = 14 !< index in input list for wall emissivity, above ground floor level
433    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_gfl     = 32 !< index in input list for wall emissivity, ground floor level
434    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_agfl   = 15 !< index in input list for green emissivity, above ground floor level
435    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_gfl    = 33 !< index in input list for green emissivity, ground floor level
436    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_agfl     = 16 !< index in input list for window emissivity, above ground floor level
437    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_gfl      = 34 !< index in input list for window emissivity, ground floor level
438    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_agfl = 2  !< index in input list for green fraction on wall, above ground floor level
439    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_gfl  = 23 !< index in input list for green fraction on wall, ground floor level
440    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_agfl = 3  !< index in input list for green fraction on roof, above ground floor level
441    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_gfl  = 24 !< index in input list for green fraction on roof, ground floor level
442    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_agfl          =  6 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, above ground floor level
443    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_gfl           = 26 !< index in input list for heat capacity at first wall layer, ground floor level
444    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_agfl          = 7  !< index in input list for heat capacity at second wall layer, above ground floor level
445    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_gfl           = 27 !< index in input list for heat capacity at second wall layer, ground floor level
446    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_agfl          = 8  !< index in input list for heat capacity at third wall layer, above ground floor level
447    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_gfl           = 28 !< index in input list for heat capacity at third wall layer, ground floor level
448    INTEGER(iwp) ::  ind_gflh              = 20 !< index in input list for ground floor level height
449    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_agfl        = 4  !< index in input list for LAI on roof, above ground floor level
450    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_gfl         = 4  !< index in input list for LAI on roof, ground floor level
451    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_agfl        = 5  !< index in input list for LAI on wall, above ground floor level
452    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_gfl         = 25 !< index in input list for LAI on wall, ground floor level
453    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_agfl          = 9  !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, above ground floor level
454    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_gfl           = 29 !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, ground floor level
455    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_agfl          = 10 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, above ground floor level
456    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_gfl           = 30 !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, ground floor level
457    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_agfl          = 11 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, above ground floor level
458    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_gfl           = 31 !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, ground floor level
459    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1           = 41 !< index for wall layer thickness - 1st layer
460    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2           = 42 !< index for wall layer thickness - 2nd layer
461    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3           = 43 !< index for wall layer thickness - 3rd layer
462    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4           = 44 !< index for wall layer thickness - 4th layer
463    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_agfl        = 17 !< index in input list for window transmissivity, above ground floor level
464    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_gfl         = 35 !< index in input list for window transmissivity, ground floor level
465    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_agfl    = 0  !< index in input list for wall fraction, above ground floor level
466    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_gfl     = 21 !< index in input list for wall fraction, ground floor level
467    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_agfl     = 1  !< index in input list for window fraction, above ground floor level
468    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_gfl      = 22 !< index in input list for window fraction, ground floor level
469    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_agfl           = 18 !< index in input list for z0, above ground floor level
470    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_gfl            = 36 !< index in input list for z0, ground floor level
471    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_agfl         = 19 !< index in input list for z0h / z0q, above ground floor level
472    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_gfl          = 37 !< index in input list for z0h / z0q, ground floor level
473
474
475    REAL(wp)  ::  roof_height_limit = 4._wp          !< height for distinguish between land surfaces and roofs
476    REAL(wp)  ::  ground_floor_level = 4.0_wp        !< default ground floor level
477
478
479    CHARACTER(37), DIMENSION(0:7), PARAMETER :: building_type_name = (/     &
480                                   'user-defined                         ', & !  0
481                                   'residential - 1950                   ', & !  1
482                                   'residential 1951 - 2000              ', & !  2
483                                   'residential 2001 -                   ', & !  3
484                                   'office - 1950                        ', & !  4
485                                   'office 1951 - 2000                   ', & !  5
486                                   'office 2001 -                        ', & !  6
487                                   'bridges                              '  & !  7
488                                                                     /)
489!
490!-- building parameters, 4 different types
491!-- 0 - wall fraction, 1- window fraction, 2 - green fraction on wall, 3- green fraction
492!-- at roof, 4 - lai of green fraction at roof,  5 - lai of green fraction at wall,
493!-- 6 - heat capacity of wall layer 1, 7 - heat capacity of wall layer 2,
494!-- 8 - heat capacity of wall layer 3, 9 - thermal conductivity of wall layer 1,
495!-- 10 - thermal conductivity of wall layer 2, 11 - thermal conductivity of wall layer 3, 
496!-- 12 - indoor target summer temperature ( K ), 13 - indoor target winter temperature (K),
497!-- 14 - emissivity of wall fraction, 15 - emissivity of green fraction, 16 - emissivity of window fraction,
498!-- 17 - transmissivity of window fraction, 18 - z0, 19 - z0h/z0q, 20 - ground floor height,
499!-- 21 - ground floor wall fraction, 22 - ground floor window fraction, 23 ground floor green fraction,
500!-- 24 - ground floor green fraction on roof, 25 - ground floor lai of green fraction,
501!-- 26 - ground floor heat capacity of wall layer 1, 27 - ground floor heat capacity of wall layer 1,
502!-- 28 - ground floor heat capacity of wall layer 3, 29 - ground floor thermal conductivity of wall layer 1,
503!-- 30 - ground floor thermal conductivity of wall layer 2, 31 - ground floor thermal conductivity of wall layer 3,
504!-- 32 - ground floor emissivity of wall fraction, 33 - ground floor emissivity of green fraction,
505!-- 34 - ground floor emissivity of window fraction, 35 - ground floor transmissivity of window fraction,
506!-- 36 - ground floor z0, 37 - ground floor z0h/z0q, 38 - albedo type wall fraction
507!-- 39 - albedo type green fraction, 40 - albedo type window fraction
508!-- 41 - wall layer thickness - 1st layer, 42 - wall layer thickness - 2nd layer,
509!-- 43 - wall layer thickness - 3rd layer, 44 - wall layer thickness - 4th layer,
510!-- 45 - heat capacity of the wall surface, 46 - heat conductivity
511!-- Please note, only preleminary dummy values so far!
512    REAL(wp), DIMENSION(0:46,1:7), PARAMETER :: building_pars = RESHAPE( (/    &
513        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
514        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
515        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
516        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
517        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
518        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
519        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
520        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
521        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
522        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
523        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 1
524        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
525        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
526        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
527        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
528        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
529        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
530        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
531        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
532        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
533        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
534        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 2
535        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
536        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
537        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
538        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
539        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
540        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
541        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
542        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
543        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
544        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
545        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 3
546        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
547        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
548        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
549        0.01_wp, 0.001_wp, 4.0_wp,                                             & !parameter 18-20
550        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
551        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
552        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
553        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
554        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
555        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
556        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 4
557        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
558        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
559        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
560        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
561        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
562        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
563        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
564        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
565        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
566        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
567        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 5
568        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
569        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
570        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
571        0.001_wp, 0.0001_wp, 4.0_wp,                                           & !parameter 18-20
572        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
573        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
574        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
575        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
576        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
577        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
578        20000.0_wp, 10.0_wp,                                                   & !parameter 45-46 - end of type 6
579        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 1.0_wp, 1.0_wp,                        & !parameter 0-5
580        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,      & !parameter 6-11
581        296.15_wp, 293.15_wp, 0.9_wp, 0.9_wp, 0.01_wp, 0.99_wp,                & !parameter 12-17
582        0.001_wp, 0.0001_wp, 0.0_wp,                                           & !parameter 18-20
583        1.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 0.0_wp, 3.0_wp,                                & !parameter 21-25
584        1000000.0_wp, 1000000.0_wp, 1000000.0_wp,                              & !parameter 26-28                     
585        0.3_wp, 0.3_wp, 0.3_wp,                                                & !parameter 29-31       
586        0.9_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.4_wp, 0.01_wp, 0.001_wp,                     & !parameter 32-37
587        24.0_wp, 24.0_wp, 24.0_wp,                                             & !parameter 38-40
588        0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp,                                & !parameter 41-44
589        20000.0_wp, 10.0_wp                                                    & !parameter 45-46 - end of type 7 (bridges)
590                                                                          /),  &
591                                                               (/47, 7/) )
592
593!
594!-- Type for surface temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
595    TYPE t_surf_vertical
596       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE         :: t
597    END TYPE t_surf_vertical
598!
599!-- Type for wall temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
600    TYPE t_wall_vertical
601       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE       :: t
602    END TYPE t_wall_vertical
603
604
605!-- arrays for time averages
606!-- 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
607    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinsw_av      !< average of sw radiation falling to local surface including radiation from reflections
608    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlw_av      !< average of lw radiation falling to local surface including radiation from reflections
609    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdir_av   !< average of direct sw radiation falling to local surface
610    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswdif_av   !< average of diffuse sw radiation from sky and model boundary falling to local surface
611    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwdif_av   !< average of diffuse lw radiation from sky and model boundary falling to local surface
612    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinswref_av   !< average of sw radiation falling to surface from reflections
613    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinlwref_av   !< average of lw radiation falling to surface from reflections
614    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutsw_av     !< average of total sw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
615    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfoutlw_av     !< average of total lw radiation outgoing from nonvirtual surfaces surfaces after all reflection
616    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfins_av       !< average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
617    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  surfinl_av       !< average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
618    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  pcbinlw_av       !< Average of pcbinlw
619    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  pcbinsw_av       !< Average of pcbinsw
620    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  pcbinswdir_av    !< Average of pcbinswdir
621    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  pcbinswdif_av    !< Average of pcbinswdif
622    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            ::  pcbinswref_av    !< Average of pcbinswref
623   
624
625!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
626!-- anthropogenic heat sources
627!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
628    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE        ::  aheat             !< daily average of anthropogenic heat (W/m2)
629    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  aheatprof         !< diurnal profiles of anthropogenic heat for particular layers
630    INTEGER(iwp)                                   ::  naheatlayers = 1  !< number of layers of anthropogenic heat
631
632!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
633!-- wall surface model
634!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
635!-- wall surface model constants
636    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzb_wall = 0       !< inner side of the wall model (to be switched)
637    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzt_wall = 3       !< outer side of the wall model (to be switched)
638    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzw = 4            !< number of wall layers (fixed for now)
639
640    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
641                                                                         !< normalized soil, wall and roof layer depths (m/m)
642!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
643    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
644!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
645!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
646                                                                         !< normalized window layer depths (m/m)
647!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
648                                                                         !< normalized green layer depths (m/m)
649    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.25_wp, 0.5_wp, 0.75_wp, 1.0_wp /)
650!    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green = (/0.33_wp, 0.66_wp, 1.0_wp /)
651
652
653    REAL(wp)                                       :: wall_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner wall surface (~22 degrees C) (K)
654    REAL(wp)                                       :: roof_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner roof surface (~22 degrees C) (K)
655    REAL(wp)                                       :: soil_inner_temperature = 288.0_wp    !< temperature of the deep soil (~15 degrees C) (K)
656    REAL(wp)                                       :: window_inner_temperature = 295.0_wp  !< temperature of the inner window surface (~22 degrees C) (K)
657
658!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
659!-- surface and material model variables for walls, ground, roofs
660!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
661    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn                !< normalized wall layer depths (m)
662    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_window         !< normalized window layer depths (m)
663    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_green          !< normalized green layer depths (m)
664
665#if defined( __nopointer )
666    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h           !< wall surface temperature (K) at horizontal walls
667    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_p         !< progn. wall surface temperature (K) at horizontal walls
668    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h    !< window surface temperature (K) at horizontal walls
669    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_p  !< progn. window surface temperature (K) at horizontal walls
670    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h     !< green surface temperature (K) at horizontal walls
671    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_p   !< progn. green surface temperature (K) at horizontal walls
672    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h      !< near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
673    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_p    !< progn. near surface temperature (10cm) (K) at horizontal walls
674    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v
675    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_v_p
676    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v
677    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_window_v_p
678    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v
679    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_green_v_p
680    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v
681    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  ::  t_surf_10cm_v_p
682#else
683    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h
684    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_h_p
685    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h
686    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h_p
687    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h
688    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h_p
689    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h
690    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_10cm_h_p
691
692    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_1
693    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_h_2
694    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_1
695    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_2
696    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_1
697    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_2
698    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_1
699    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_10cm_h_2
700
701    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v
702    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_v_p
703    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v
704    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_window_v_p
705    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v
706    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_green_v_p
707    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v
708    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER ::  t_surf_10cm_v_p
709
710    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_1
711    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_v_2
712    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_1
713    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_2
714    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_1
715    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_2
716    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_1
717    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_10cm_v_2
718   
719#endif
720
721!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
722!-- Energy balance variables
723!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
724!-- parameters of the land, roof and wall surfaces
725
726#if defined( __nopointer )
727    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h             !< Wall temperature (K)
728    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_p           !< Prog. wall temperature (K)
729    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h           !< Window temperature (K)
730    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_p         !< Prog. window temperature (K)
731    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h            !< Green temperature (K)
732    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_p          !< Prog. green temperature (K)
733
734    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v             !< Wall temperature (K)
735    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_p           !< Prog. wall temperature (K)
736    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v           !< Window temperature (K)
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_p          !< Prog. green temperature (K)
740#else
741    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_wall_h, t_wall_h_p
742    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_1, t_wall_h_2
743    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_window_h, t_window_h_p
744    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_1, t_window_h_2
745    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_green_h, t_green_h_p
746    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_1, t_green_h_2
747
748    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_wall_v, t_wall_v_p
749    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_1, t_wall_v_2
750    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_window_v, t_window_v_p
751    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_1, t_window_v_2
752    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_green_v, t_green_v_p
753    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_1, t_green_v_2
754#endif
755
756!
757!-- Surface and material parameters classes (surface_type)
758!-- albedo, emissivity, lambda_surf, roughness, thickness, volumetric heat capacity, thermal conductivity
759    INTEGER(iwp)                                   :: n_surface_types      !< number of the wall type categories
760    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: n_surface_params = 9 !< number of parameters for each type of the wall
761    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ialbedo  = 1         !< albedo of the surface
762    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iemiss   = 2         !< emissivity of the surface
763    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdas = 3         !< heat conductivity lambda S between surface and material ( W m-2 K-1 )
764    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irough   = 4         !< roughness length z0 for movements
765    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iroughh  = 5         !< roughness length z0h for scalars (heat, humidity,...)
766    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: icsurf   = 6         !< Surface skin layer heat capacity (J m-2 K-1 )
767    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ithick   = 7         !< thickness of the surface (wall, roof, land)  ( m )
768    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irhoC    = 8         !< volumetric heat capacity rho*C of the material ( J m-3 K-1 )
769    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdah = 9         !< thermal conductivity lambda H of the wall (W m-1 K-1 )
770    CHARACTER(12), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       :: surface_type_names   !< names of wall types (used only for reports)
771    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE        :: surface_type_codes   !< codes of wall types
772    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: surface_params       !< parameters of wall types
773
774   
775!-- interfaces of subroutines accessed from outside of this module
776    INTERFACE usm_boundary_condition
777       MODULE PROCEDURE usm_boundary_condition
778    END INTERFACE usm_boundary_condition
779
780    INTERFACE usm_check_data_output
781       MODULE PROCEDURE usm_check_data_output
782    END INTERFACE usm_check_data_output
783   
784    INTERFACE usm_check_parameters
785       MODULE PROCEDURE usm_check_parameters
786    END INTERFACE usm_check_parameters
787   
788    INTERFACE usm_data_output_3d
789       MODULE PROCEDURE usm_data_output_3d
790    END INTERFACE usm_data_output_3d
791   
792    INTERFACE usm_define_netcdf_grid
793       MODULE PROCEDURE usm_define_netcdf_grid
794    END INTERFACE usm_define_netcdf_grid
795
796    INTERFACE usm_init_urban_surface
797       MODULE PROCEDURE usm_init_urban_surface
798    END INTERFACE usm_init_urban_surface
799
800    INTERFACE usm_material_heat_model
801       MODULE PROCEDURE usm_material_heat_model
802    END INTERFACE usm_material_heat_model
803   
804    INTERFACE usm_green_heat_model
805       MODULE PROCEDURE usm_green_heat_model
806    END INTERFACE usm_green_heat_model
807   
808    INTERFACE usm_parin
809       MODULE PROCEDURE usm_parin
810    END INTERFACE usm_parin
811   
812    INTERFACE usm_temperature_near_surface
813       MODULE PROCEDURE usm_temperature_near_surface
814    END INTERFACE usm_temperature_near_surface
815
816    INTERFACE usm_rrd_local
817       MODULE PROCEDURE usm_rrd_local
818    END INTERFACE usm_rrd_local
819
820    INTERFACE usm_surface_energy_balance
821       MODULE PROCEDURE usm_surface_energy_balance
822    END INTERFACE usm_surface_energy_balance
823   
824    INTERFACE usm_swap_timelevel
825       MODULE PROCEDURE usm_swap_timelevel
826    END INTERFACE usm_swap_timelevel
827       
828    INTERFACE usm_wrd_local
829       MODULE PROCEDURE usm_wrd_local
830    END INTERFACE usm_wrd_local
831
832    INTERFACE usm_allocate_surface
833       MODULE PROCEDURE usm_allocate_surface
834    END INTERFACE usm_allocate_surface
835
836    INTERFACE usm_average_3d_data
837       MODULE PROCEDURE usm_average_3d_data
838    END INTERFACE usm_average_3d_data
839
840   
841    SAVE
842
843    PRIVATE 
844   
845!-- Public functions
846    PUBLIC usm_boundary_condition, usm_check_parameters, usm_init_urban_surface,&
847           usm_rrd_local,                                                      & 
848           usm_surface_energy_balance, usm_material_heat_model,                &
849           usm_swap_timelevel, usm_check_data_output, usm_average_3d_data,     &
850           usm_data_output_3d, usm_define_netcdf_grid, usm_parin,              &
851           usm_wrd_local, usm_allocate_surface
852
853!-- Public parameters, constants and initial values
854    PUBLIC usm_anthropogenic_heat, usm_material_model,                          &
855           usm_green_heat_model, usm_temperature_near_surface
856
857
858
859 CONTAINS
860
861!------------------------------------------------------------------------------!
862! Description:
863! ------------
864!> This subroutine creates the necessary indices of the urban surfaces
865!> and plant canopy and it allocates the needed arrays for USM
866!------------------------------------------------------------------------------!
867    SUBROUTINE usm_allocate_surface
868   
869        IMPLICIT NONE
870       
871        INTEGER(iwp) ::  l
872
873!
874!--     Allocate radiation arrays which are part of the new data type.
875!--     For horizontal surfaces.
876        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf(1:surf_usm_h%ns)    )
877        ALLOCATE( surf_usm_h%rad_net_l(1:surf_usm_h%ns) )
878!
879!--     For vertical surfaces
880        DO  l = 0, 3
881           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
882           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_l(1:surf_usm_v(l)%ns) )
883        ENDDO
884
885!--     Wall surface model
886!--     allocate arrays for wall surface model and define pointers
887       
888!--     allocate array of wall types and wall parameters
889        ALLOCATE ( surf_usm_h%surface_types(1:surf_usm_h%ns)      )
890        ALLOCATE ( surf_usm_h%building_type(1:surf_usm_h%ns)      )
891        ALLOCATE ( surf_usm_h%building_type_name(1:surf_usm_h%ns) )
892        surf_usm_h%building_type      = 0
893        surf_usm_h%building_type_name = 'none'
894        DO  l = 0, 3
895           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surface_types(1:surf_usm_v(l)%ns) )
896           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%building_type(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
897           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%building_type_name(1:surf_usm_v(l)%ns) )
898           surf_usm_v(l)%building_type      = 0
899           surf_usm_v(l)%building_type_name = 'none'
900        ENDDO
901!
902!--     Allocate albedo_type and albedo. Each surface element
903!--     has 3 values, 0: wall fraction, 1: green fraction, 2: window fraction.
904        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo_type(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
905        ALLOCATE( surf_usm_h%albedo(0:2,1:surf_usm_h%ns)      )
906        surf_usm_h%albedo_type = albedo_type
907        DO  l = 0, 3
908           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo_type(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
909           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%albedo(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
910           surf_usm_v(l)%albedo_type = albedo_type
911        ENDDO       
912
913
914!
915!--     Allocate indoor target temperature for summer and winter
916        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_summer(1:surf_usm_h%ns) )
917        ALLOCATE( surf_usm_h%target_temp_winter(1:surf_usm_h%ns) )
918        DO  l = 0, 3
919           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_summer(1:surf_usm_v(l)%ns) )
920           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%target_temp_winter(1:surf_usm_v(l)%ns) )
921        ENDDO   
922!
923!--     Allocate flag indicating ground floor level surface elements
924        ALLOCATE ( surf_usm_h%ground_level(1:surf_usm_h%ns) ) 
925        DO  l = 0, 3
926           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%ground_level(1:surf_usm_v(l)%ns) )
927        ENDDO   
928!
929!--      Allocate arrays for relative surface fraction.
930!--      0 - wall fraction, 1 - green fraction, 2 - window fraction
931         ALLOCATE( surf_usm_h%frac(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
932         surf_usm_h%frac = 0.0_wp
933         DO  l = 0, 3
934            ALLOCATE( surf_usm_v(l)%frac(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
935            surf_usm_v(l)%frac = 0.0_wp
936         ENDDO
937       
938!--     wall and roof surface parameters. First for horizontal surfaces
939        ALLOCATE ( surf_usm_h%isroof_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
940        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf(1:surf_usm_h%ns)     )
941        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_window(1:surf_usm_h%ns) )
942        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_green(1:surf_usm_h%ns)  )
943        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface(1:surf_usm_h%ns)       )
944        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_window(1:surf_usm_h%ns)   )
945        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_green(1:surf_usm_h%ns)    )
946        ALLOCATE ( surf_usm_h%transmissivity(1:surf_usm_h%ns)  )
947        ALLOCATE ( surf_usm_h%lai(1:surf_usm_h%ns)             )
948        ALLOCATE ( surf_usm_h%emissivity(0:2,1:surf_usm_h%ns)  )
949        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a(1:surf_usm_h%ns)             )
950        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_green(1:surf_usm_h%ns)       )
951        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_window(1:surf_usm_h%ns)      )
952
953!
954!--     For vertical surfaces.
955        DO  l = 0, 3
956           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
957           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
958           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
959           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_window(1:surf_usm_v(l)%ns)   )
960           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
961           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_green(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
962           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%transmissivity(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
963           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lai(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
964           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%emissivity(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
965           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
966           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_green(1:surf_usm_v(l)%ns)       )
967           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_window(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
968        ENDDO
969
970!       
971!--     allocate wall and roof material parameters. First for horizontal surfaces
972        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_wall(1:surf_usm_h%ns)               )
973        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_window(1:surf_usm_h%ns)                  )
974        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_green(1:surf_usm_h%ns)                   )
975        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
976        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
977        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
978        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
979        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
980        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)     )
981
982!
983!--     For vertical surfaces.
984        DO  l = 0, 3
985           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_wall(1:surf_usm_v(l)%ns)               )
986           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_window(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
987           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_green(1:surf_usm_v(l)%ns)                   )
988           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
989           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
990           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
991           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
992           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
993           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
994        ENDDO
995
996!--     allocate wall and roof layers sizes. For horizontal surfaces.
997        ALLOCATE ( zwn(nzb_wall:nzt_wall) )
998        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
999        ALLOCATE ( zwn_window(nzb_wall:nzt_wall) )
1000        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1001        ALLOCATE ( zwn_green(nzb_wall:nzt_wall) )
1002        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
1003        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
1004        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1005        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1006        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)            )
1007        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
1008        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1009        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1010        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
1011        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1012        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
1013        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1014        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1015!
1016!--     For vertical surfaces.
1017        DO  l = 0, 3
1018           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1019           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1020           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1021           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1022           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1023           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1024           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)            )
1025           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1026           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1027           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1028           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1029           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1030           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1031           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1032           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1033        ENDDO
1034
1035!--     allocate wall and roof temperature arrays, for horizontal walls
1036#if defined( __nopointer )
1037        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h ) )                                     &
1038           ALLOCATE ( t_surf_h(1:surf_usm_h%ns) )
1039        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_p ) )                                   &
1040           ALLOCATE ( t_surf_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1041        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h ) )                                     &           
1042           ALLOCATE ( t_wall_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1043        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_p ) )                                   &           
1044           ALLOCATE ( t_wall_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1045        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h ) )                              &
1046           ALLOCATE ( t_surf_window_h(1:surf_usm_h%ns) )
1047        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_p ) )                            &
1048           ALLOCATE ( t_surf_window_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1049        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h ) )                                   &           
1050           ALLOCATE ( t_window_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1051        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_p ) )                                 &           
1052           ALLOCATE ( t_window_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1053        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h ) )                               &
1054           ALLOCATE ( t_surf_green_h(1:surf_usm_h%ns) )
1055        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_p ) )                             &
1056           ALLOCATE ( t_surf_green_h_p(1:surf_usm_h%ns) )           
1057        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h ) )                                    &           
1058           ALLOCATE ( t_green_h(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1059        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_p ) )                                  &           
1060           ALLOCATE ( t_green_h_p(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1061        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h ) )                                &
1062           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h(1:surf_usm_h%ns) )
1063        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_p ) )                              &
1064           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_p(1:surf_usm_h%ns) )
1065#else
1066!
1067!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1068!--     might be already allocated.
1069        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_1 ) )                                   &
1070           ALLOCATE ( t_surf_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1071        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_h_2 ) )                                   &
1072           ALLOCATE ( t_surf_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1073        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_1 ) )                                   &           
1074           ALLOCATE ( t_wall_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1075        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_2 ) )                                   &           
1076           ALLOCATE ( t_wall_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1077        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_1 ) )                            &
1078           ALLOCATE ( t_surf_window_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1079        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_2 ) )                            &
1080           ALLOCATE ( t_surf_window_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1081        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_1 ) )                                 &           
1082           ALLOCATE ( t_window_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1083        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_2 ) )                                 &           
1084           ALLOCATE ( t_window_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1085        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_1 ) )                             &
1086           ALLOCATE ( t_surf_green_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1087        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_2 ) )                             &
1088           ALLOCATE ( t_surf_green_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1089        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_1 ) )                                  &           
1090           ALLOCATE ( t_green_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1091        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_2 ) )                                  &           
1092           ALLOCATE ( t_green_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1093        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_1 ) )                              &
1094           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1095        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_h_2 ) )                              &
1096           ALLOCATE ( t_surf_10cm_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1097!           
1098!--     initial assignment of the pointers
1099        t_wall_h    => t_wall_h_1;    t_wall_h_p    => t_wall_h_2
1100        t_window_h    => t_window_h_1;    t_window_h_p    => t_window_h_2
1101        t_green_h    => t_green_h_1;    t_green_h_p    => t_green_h_2
1102        t_surf_h => t_surf_h_1; t_surf_h_p => t_surf_h_2           
1103        t_surf_window_h => t_surf_window_h_1; t_surf_window_h_p => t_surf_window_h_2 
1104        t_surf_green_h => t_surf_green_h_1; t_surf_green_h_p => t_surf_green_h_2           
1105        t_surf_10cm_h => t_surf_10cm_h_1; t_surf_10cm_h_p => t_surf_10cm_h_2 
1106 
1107#endif
1108
1109!--     allocate wall and roof temperature arrays, for vertical walls if required
1110#if defined( __nopointer )
1111        DO  l = 0, 3
1112           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v(l)%t ) )                             &
1113              ALLOCATE ( t_surf_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1114           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_p(l)%t ) )                           &
1115              ALLOCATE ( t_surf_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1116           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v(l)%t ) )                             &
1117              ALLOCATE ( t_wall_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1118           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_p(l)%t ) )                           &                 
1119              ALLOCATE ( t_wall_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1120           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v(l)%t ) )                      &
1121              ALLOCATE ( t_surf_window_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1122           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_p(l)%t ) )                    &
1123              ALLOCATE ( t_surf_window_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1124           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v(l)%t ) )                           &
1125              ALLOCATE ( t_window_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1126           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_p(l)%t ) )                         &                 
1127              ALLOCATE ( t_window_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1128           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v(l)%t ) )                            &
1129              ALLOCATE ( t_green_v(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1130           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_p(l)%t ) )                          &                 
1131              ALLOCATE ( t_green_v_p(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1132           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v(l)%t ) )                       &
1133              ALLOCATE ( t_surf_green_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1134           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_p(l)%t ) )                     &
1135              ALLOCATE ( t_surf_green_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1136           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v(l)%t ) )                        &
1137              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1138           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_p(l)%t ) )                        &
1139              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_p(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1140        ENDDO
1141#else
1142!
1143!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1144!--     might be already allocated.
1145        DO  l = 0, 3
1146           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_1(l)%t ) )                           &
1147              ALLOCATE ( t_surf_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1148           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_v_2(l)%t ) )                           &
1149              ALLOCATE ( t_surf_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1150           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_1(l)%t ) )                           &           
1151              ALLOCATE ( t_wall_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1152           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_2(l)%t ) )                           &           
1153              ALLOCATE ( t_wall_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1154           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_1(l)%t ) )                    &
1155              ALLOCATE ( t_surf_window_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1156           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_2(l)%t ) )                    &
1157              ALLOCATE ( t_surf_window_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1158           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_1(l)%t ) )                         &           
1159              ALLOCATE ( t_window_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1160           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_2(l)%t ) )                         &           
1161              ALLOCATE ( t_window_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1162           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_1(l)%t ) )                     &
1163              ALLOCATE ( t_surf_green_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1164           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_2(l)%t ) )                     &
1165              ALLOCATE ( t_surf_green_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1166           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_1(l)%t ) )                          &           
1167              ALLOCATE ( t_green_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1168           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_2(l)%t ) )                          &           
1169              ALLOCATE ( t_green_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1170           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_1(l)%t ) )                     &
1171              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1172           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_10cm_v_2(l)%t ) )                     &
1173              ALLOCATE ( t_surf_10cm_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1174        ENDDO
1175!
1176!--     initial assignment of the pointers
1177        t_wall_v    => t_wall_v_1;    t_wall_v_p    => t_wall_v_2
1178        t_surf_v => t_surf_v_1; t_surf_v_p => t_surf_v_2
1179        t_window_v    => t_window_v_1;    t_window_v_p    => t_window_v_2
1180        t_green_v    => t_green_v_1;    t_green_v_p    => t_green_v_2
1181        t_surf_window_v => t_surf_window_v_1; t_surf_window_v_p => t_surf_window_v_2
1182        t_surf_green_v => t_surf_green_v_1; t_surf_green_v_p => t_surf_green_v_2
1183        t_surf_10cm_v => t_surf_10cm_v_1; t_surf_10cm_v_p => t_surf_10cm_v_2
1184
1185#endif
1186!
1187!--     Allocate intermediate timestep arrays. For horizontal surfaces.
1188        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_m(1:surf_usm_h%ns)                  )
1189        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1190        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_window_m(1:surf_usm_h%ns)             )
1191        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1192        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1193        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_green_m(1:surf_usm_h%ns)              )
1194
1195!
1196!--     Set inital values for prognostic quantities
1197        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_m = 0.0_wp
1198        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_wall_m    ) )  surf_usm_h%tt_wall_m    = 0.0_wp
1199        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1200        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_window_m    )      )  surf_usm_h%tt_window_m         = 0.0_wp
1201        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_green_m    )       )  surf_usm_h%tt_green_m          = 0.0_wp
1202        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_green_m )  )  surf_usm_h%tt_surface_green_m  = 0.0_wp
1203!
1204!--     Now, for vertical surfaces
1205        DO  l = 0, 3
1206           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_m(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
1207           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1208           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_m = 0.0_wp
1209           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_wall_m    ) )  surf_usm_v(l)%tt_wall_m    = 0.0_wp
1210           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
1211           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1212           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1213           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_window_m  ) )  surf_usm_v(l)%tt_window_m    = 0.0_wp
1214           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1215           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m = 0.0_wp
1216           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1217           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_green_m   ) )  surf_usm_v(l)%tt_green_m    = 0.0_wp
1218        ENDDO
1219
1220!--     allocate wall heat flux output array and set initial values. For horizontal surfaces
1221!         ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf(1:surf_usm_h%ns)    )  !can be removed
1222        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1223        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1224        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1225        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green(1:surf_usm_h%ns) )
1226        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1227        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1228        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf    ) )  surf_usm_h%wshf    = 0.0_wp
1229        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf_eb ) )  surf_usm_h%wshf_eb = 0.0_wp
1230        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb ) )  surf_usm_h%wghf_eb = 0.0_wp
1231        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_window ) )  surf_usm_h%wghf_eb_window = 0.0_wp
1232        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_green ) )  surf_usm_h%wghf_eb_green = 0.0_wp
1233        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb ) )  surf_usm_h%iwghf_eb = 0.0_wp
1234        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_h%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1235!
1236!--     Now, for vertical surfaces
1237        DO  l = 0, 3
1238!            ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )    ! can be removed
1239           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1240           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1241           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1242           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1243           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1244           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1245           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf    ) )  surf_usm_v(l)%wshf    = 0.0_wp
1246           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wshf_eb = 0.0_wp
1247           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb = 0.0_wp
1248           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_window = 0.0_wp
1249           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_green = 0.0_wp
1250           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb = 0.0_wp
1251           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1252        ENDDO
1253       
1254    END SUBROUTINE usm_allocate_surface
1255
1256
1257!------------------------------------------------------------------------------!
1258! Description:
1259! ------------
1260!> Sum up and time-average urban surface output quantities as well as allocate
1261!> the array necessary for storing the average.
1262!------------------------------------------------------------------------------!
1263    SUBROUTINE usm_average_3d_data( mode, variable )
1264
1265        IMPLICIT NONE
1266
1267        CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1268        CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) :: variable
1269 
1270        INTEGER(iwp)                                       :: i, j, k, l, m, ids, idsint, iwl, istat
1271        CHARACTER(LEN=varnamelength)                       :: var
1272        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5
1273        CHARACTER(LEN=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
1274        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint = (/ iup_u, isouth_u, inorth_u, iwest_u, ieast_u /)
1275
1276!--     find the real name of the variable
1277        ids = -1
1278        l = -1
1279        var = TRIM(variable)
1280        DO i = 0, nd-1
1281            k = len(TRIM(var))
1282            j = len(TRIM(dirname(i)))
1283            IF ( TRIM(var(k-j+1:k)) == TRIM(dirname(i)) )  THEN
1284                ids = i
1285                idsint = dirint(ids)
1286                var = var(:k-j)
1287                EXIT
1288            ENDIF
1289        ENDDO
1290        l = idsint - 2  ! horisontal direction index - terible hack !
1291        IF ( l < 0 .OR. l > 3 ) THEN
1292           l = -1
1293        END IF
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 ( l == -1 .AND. .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                    ELSE
1338                        IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%rad_net_av) )  THEN
1339                            ALLOCATE( surf_usm_v(l)%rad_net_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1340                            surf_usm_v(l)%rad_net_av = 0.0_wp
1341                        ENDIF
1342                    ENDIF
1343                   
1344                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1345!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1346                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinsw_av) )  THEN
1347                        ALLOCATE( surfinsw_av(nsurfl) )
1348                        surfinsw_av = 0.0_wp
1349                    ENDIF
1350
1351                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1352!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1353                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlw_av) )  THEN
1354                        ALLOCATE( surfinlw_av(nsurfl) )
1355                        surfinlw_av = 0.0_wp
1356                    ENDIF
1357
1358                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1359!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1360                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdir_av) )  THEN
1361                        ALLOCATE( surfinswdir_av(nsurfl) )
1362                        surfinswdir_av = 0.0_wp
1363                    ENDIF
1364
1365                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1366!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1367                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswdif_av) )  THEN
1368                        ALLOCATE( surfinswdif_av(nsurfl) )
1369                        surfinswdif_av = 0.0_wp
1370                    ENDIF
1371
1372                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1373!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1374                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinswref_av) )  THEN
1375                        ALLOCATE( surfinswref_av(nsurfl) )
1376                        surfinswref_av = 0.0_wp
1377                    ENDIF
1378
1379                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1380!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1381                   IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwdif_av) )  THEN
1382                        ALLOCATE( surfinlwdif_av(nsurfl) )
1383                        surfinlwdif_av = 0.0_wp
1384                    ENDIF
1385
1386                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1387!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1388                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinlwref_av) )  THEN
1389                        ALLOCATE( surfinlwref_av(nsurfl) )
1390                        surfinlwref_av = 0.0_wp
1391                    ENDIF
1392
1393                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1394!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1395                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutsw_av) )  THEN
1396                        ALLOCATE( surfoutsw_av(nsurfl) )
1397                        surfoutsw_av = 0.0_wp
1398                    ENDIF
1399
1400                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1401!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1402                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfoutlw_av) )  THEN
1403                        ALLOCATE( surfoutlw_av(nsurfl) )
1404                        surfoutlw_av = 0.0_wp
1405                    ENDIF
1406                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1407!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1408                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfins_av) )  THEN
1409                        ALLOCATE( surfins_av(nsurfl) )
1410                        surfins_av = 0.0_wp
1411                    ENDIF
1412                                   
1413                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1414!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1415                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(surfinl_av) )  THEN
1416                        ALLOCATE( surfinl_av(nsurfl) )
1417                        surfinl_av = 0.0_wp
1418                    ENDIF
1419                                   
1420                CASE ( 'usm_rad_pc_inlw' )
1421!--                 array of of lw radiation absorbed in plant canopy
1422                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(pcbinlw_av) )  THEN
1423                        ALLOCATE( pcbinlw_av(1:npcbl) )
1424                        pcbinlw_av = 0.0_wp
1425                    ENDIF
1426                                   
1427                CASE ( 'usm_rad_pc_insw' )
1428!--                 array of of sw radiation absorbed in plant canopy
1429                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(pcbinsw_av) )  THEN
1430                        ALLOCATE( pcbinsw_av(1:npcbl) )
1431                        pcbinsw_av = 0.0_wp
1432                    ENDIF
1433                                   
1434                CASE ( 'usm_rad_pc_inswdir' )
1435!--                 array of of direct sw radiation absorbed in plant canopy
1436                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(pcbinswdir_av) )  THEN
1437                        ALLOCATE( pcbinswdir_av(1:npcbl) )
1438                        pcbinswdir_av = 0.0_wp
1439                    ENDIF
1440                                   
1441                CASE ( 'usm_rad_pc_inswdif' )
1442!--                 array of of diffuse sw radiation absorbed in plant canopy
1443                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(pcbinswdif_av) )  THEN
1444                        ALLOCATE( pcbinswdif_av(1:npcbl) )
1445                        pcbinswdif_av = 0.0_wp
1446                    ENDIF
1447                                   
1448                CASE ( 'usm_rad_pc_inswref' )
1449!--                 array of of reflected sw radiation absorbed in plant canopy
1450                    IF ( .NOT.  ALLOCATED(pcbinswref_av) )  THEN
1451                        ALLOCATE( pcbinswref_av(1:npcbl) )
1452                        pcbinswref_av = 0.0_wp
1453                    ENDIF
1454                                   
1455                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1456!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1457                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%surfhf_av) )  THEN
1458                        ALLOCATE( surf_usm_h%surfhf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1459                        surf_usm_h%surfhf_av = 0.0_wp
1460                    ELSE
1461                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%surfhf_av) )  THEN
1462                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%surfhf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1463                           surf_usm_v(l)%surfhf_av = 0.0_wp
1464                       ENDIF
1465                    ENDIF
1466
1467                CASE ( 'usm_wshf' )
1468!--                 array of sensible heat flux from surfaces
1469!--                 land surfaces
1470                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wshf_eb_av) )  THEN
1471                        ALLOCATE( surf_usm_h%wshf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1472                        surf_usm_h%wshf_eb_av = 0.0_wp
1473                    ELSE
1474                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wshf_eb_av) )  THEN
1475                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1476                           surf_usm_v(l)%wshf_eb_av = 0.0_wp
1477                       ENDIF
1478                    ENDIF
1479!
1480!--             Please note, the following output quantities belongs to the
1481!--             individual tile fractions - ground heat flux at wall-, window-,
1482!--             and green fraction. Aggregated ground-heat flux is treated
1483!--             accordingly in average_3d_data, sum_up_3d_data, etc..
1484                CASE ( 'usm_wghf' )
1485!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1486                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_av) )  THEN
1487                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1488                        surf_usm_h%wghf_eb_av = 0.0_wp
1489                    ELSE
1490                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_av) )  THEN
1491                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1492                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_av = 0.0_wp
1493                       ENDIF
1494                    ENDIF
1495
1496                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1497!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1498                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_window_av) )  THEN
1499                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1500                        surf_usm_h%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1501                    ELSE
1502                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av) )  THEN
1503                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1504                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1505                       ENDIF
1506                    ENDIF
1507
1508                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1509!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1510                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_green_av) )  THEN
1511                        ALLOCATE( surf_usm_h%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1512                        surf_usm_h%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1513                    ELSE
1514                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av) )  THEN
1515                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1516                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1517                       ENDIF
1518                    ENDIF
1519
1520                CASE ( 'usm_iwghf' )
1521!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1522                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_av) )  THEN
1523                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1524                        surf_usm_h%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1525                    ELSE
1526                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av) )  THEN
1527                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1528                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1529                       ENDIF
1530                    ENDIF
1531
1532                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1533!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1534                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1535                        ALLOCATE( surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1536                        surf_usm_h%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1537                    ELSE
1538                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1539                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1540                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1541                       ENDIF
1542                    ENDIF
1543                   
1544                CASE ( 'usm_t_surf' )
1545!--                 surface temperature for surfaces
1546                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_av) )  THEN
1547                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_av(1:surf_usm_h%ns) )
1548                        surf_usm_h%t_surf_av = 0.0_wp
1549                    ELSE
1550                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_av) )  THEN
1551                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1552                           surf_usm_v(l)%t_surf_av = 0.0_wp
1553                       ENDIF
1554                    ENDIF
1555
1556                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1557!--                 surface temperature for window surfaces
1558                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_window_av) )  THEN
1559                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1560                        surf_usm_h%t_surf_window_av = 0.0_wp
1561                    ELSE
1562                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_window_av) )  THEN
1563                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1564                           surf_usm_v(l)%t_surf_window_av = 0.0_wp
1565                       ENDIF
1566                    ENDIF
1567                   
1568                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1569!--                 surface temperature for green surfaces
1570                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_green_av) )  THEN
1571                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1572                        surf_usm_h%t_surf_green_av = 0.0_wp
1573                    ELSE
1574                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_green_av) )  THEN
1575                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1576                           surf_usm_v(l)%t_surf_green_av = 0.0_wp
1577                       ENDIF
1578                    ENDIF
1579               
1580                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1581!--                 near surface temperature for whole surfaces
1582                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_10cm_av) )  THEN
1583                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_h%ns) )
1584                        surf_usm_h%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1585                    ELSE
1586                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av) )  THEN
1587                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1588                           surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av = 0.0_wp
1589                       ENDIF
1590                    ENDIF
1591
1592                CASE ( 'usm_t_wall' )
1593!--                 wall temperature for iwl layer of walls and land
1594                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_wall_av) )  THEN
1595                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1596                        surf_usm_h%t_wall_av = 0.0_wp
1597                    ELSE
1598                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_wall_av) )  THEN
1599                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1600                           surf_usm_v(l)%t_wall_av = 0.0_wp
1601                       ENDIF
1602                    ENDIF
1603
1604                CASE ( 'usm_t_window' )
1605!--                 window temperature for iwl layer of walls and land
1606                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_window_av) )  THEN
1607                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1608                        surf_usm_h%t_window_av = 0.0_wp
1609                    ELSE
1610                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_window_av) )  THEN
1611                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1612                           surf_usm_v(l)%t_window_av = 0.0_wp
1613                       ENDIF
1614                    ENDIF
1615
1616                CASE ( 'usm_t_green' )
1617!--                 green temperature for iwl layer of walls and land
1618                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_green_av) )  THEN
1619                        ALLOCATE( surf_usm_h%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1620                        surf_usm_h%t_green_av = 0.0_wp
1621                    ELSE
1622                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_green_av) )  THEN
1623                           ALLOCATE( surf_usm_v(l)%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1624                           surf_usm_v(l)%t_green_av = 0.0_wp
1625                       ENDIF
1626                    ENDIF
1627
1628               CASE DEFAULT
1629                   CONTINUE
1630
1631           END SELECT
1632
1633        ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1634           
1635           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1636               
1637                CASE ( 'usm_rad_net' )
1638!--                 array of complete radiation balance
1639                    IF ( l == -1 ) THEN
1640                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1641                          surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
1642                                             surf_usm_h%rad_net_av(m) +           &
1643                                             surf_usm_h%rad_net_l(m)
1644                       ENDDO
1645                    ELSE
1646                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1647                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
1648                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) +        &
1649                                          surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
1650                       ENDDO
1651                    ENDIF
1652
1653                CASE ( 'usm_rad_insw' )
1654!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1655                    DO l = 1, nsurfl
1656                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1657                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) + surfinsw(l)
1658                        ENDIF
1659                    ENDDO
1660                             
1661                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
1662!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
1663                    DO l = 1, nsurfl
1664                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1665                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) + surfinlw(l)
1666                        ENDIF
1667                    ENDDO
1668                   
1669                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
1670!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
1671                    DO l = 1, nsurfl
1672                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1673                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) + surfinswdir(l)
1674                        ENDIF
1675                    ENDDO
1676                   
1677                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
1678!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
1679                    DO l = 1, nsurfl
1680                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1681                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) + surfinswdif(l)
1682                        ENDIF
1683                    ENDDO
1684                   
1685                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
1686!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
1687                    DO l = 1, nsurfl
1688                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1689                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) + surfinsw(l) - &
1690                                                surfinswdir(l) - surfinswdif(l)
1691                        ENDIF
1692                    ENDDO
1693
1694                   
1695                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
1696!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
1697                    DO l = 1, nsurfl
1698                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1699                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) + surfinlwdif(l)
1700                        ENDIF
1701                    ENDDO
1702!                     
1703                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
1704!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
1705                    DO l = 1, nsurfl
1706                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1707                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) + &
1708                                                surfinlw(l) - surfinlwdif(l)
1709                        ENDIF
1710                    ENDDO
1711                   
1712                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
1713!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
1714                    DO l = 1, nsurfl
1715                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1716                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) + surfoutsw(l)
1717                        ENDIF
1718                    ENDDO
1719                   
1720                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
1721!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
1722                    DO l = 1, nsurfl
1723                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1724                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) + surfoutlw(l)
1725                        ENDIF
1726                    ENDDO
1727                   
1728                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
1729!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
1730                    DO l = 1, nsurfl
1731                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1732                            surfins_av(l) = surfins_av(l) + surfins(l)
1733                        ENDIF
1734                    ENDDO
1735                                   
1736                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
1737!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
1738                    DO l = 1, nsurfl
1739                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
1740                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) + surfinl(l)
1741                        ENDIF
1742                    ENDDO
1743                   
1744                CASE ( 'usm_rad_pc_inlw' )
1745                    pcbinlw_av(:) = pcbinlw_av(:) + pcbinlw(:)
1746                   
1747                CASE ( 'usm_rad_pc_insw' )
1748                    pcbinsw_av(:) = pcbinsw_av(:) + pcbinsw(:)
1749                   
1750                CASE ( 'usm_rad_pc_inswdir' )
1751                    pcbinswdir_av(:) = pcbinswdir_av(:) + pcbinswdir(:)
1752                   
1753                CASE ( 'usm_rad_pc_inswdif' )
1754                    pcbinswdif_av(:) = pcbinswdif_av(:) + pcbinswdif(:)
1755                   
1756                CASE ( 'usm_rad_pc_inswref' )
1757                    pcbinswref_av(:) = pcbinswref_av(:) + pcbinsw(:)     &
1758                                                        - pcbinswdir(:)  &
1759                                                        - pcbinswdif(:)
1760                   
1761                CASE ( 'usm_rad_hf' )
1762!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
1763                    IF ( l == -1 ) THEN
1764                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1765                          surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
1766                                             surf_usm_h%surfhf_av(m) +            &
1767                                             surf_usm_h%surfhf(m)
1768                       ENDDO
1769                    ELSE
1770                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1771                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
1772                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) +         &
1773                                          surf_usm_v(l)%surfhf(m)
1774                       ENDDO
1775                    ENDIF
1776                   
1777                CASE ( 'usm_wshf' )
1778!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1779                    IF ( l == -1 ) THEN
1780                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1781                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
1782                                             surf_usm_h%wshf_eb_av(m) +           &
1783                                             surf_usm_h%wshf_eb(m)
1784                       ENDDO
1785                    ELSE
1786                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1787                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
1788                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) +        &
1789                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
1790                       ENDDO
1791                    ENDIF
1792                   
1793                CASE ( 'usm_wghf' )
1794!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1795                    IF ( l == -1 ) THEN
1796                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1797                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
1798                                             surf_usm_h%wghf_eb_av(m) +           &
1799                                             surf_usm_h%wghf_eb(m)
1800                       ENDDO
1801                    ELSE
1802                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1803                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
1804                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) +        &
1805                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
1806                       ENDDO
1807                    ENDIF
1808                   
1809                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1810!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1811                    IF ( l == -1 ) THEN
1812                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1813                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
1814                                             surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) +           &
1815                                             surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
1816                       ENDDO
1817                    ELSE
1818                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1819                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
1820                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) +        &
1821                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
1822                       ENDDO
1823                    ENDIF
1824
1825                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1826!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1827                    IF ( l == -1 ) THEN
1828                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1829                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
1830                                             surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) +           &
1831                                             surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
1832                       ENDDO
1833                    ELSE
1834                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1835                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
1836                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) +        &
1837                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
1838                       ENDDO
1839                    ENDIF
1840                   
1841                CASE ( 'usm_iwghf' )
1842!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1843                    IF ( l == -1 ) THEN
1844                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1845                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
1846                                             surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) +           &
1847                                             surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1848                       ENDDO
1849                    ELSE
1850                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1851                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
1852                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) +        &
1853                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1854                       ENDDO
1855                    ENDIF
1856                   
1857                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1858!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1859                    IF ( l == -1 ) THEN
1860                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1861                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
1862                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) +           &
1863                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
1864                       ENDDO
1865                    ELSE
1866                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1867                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
1868                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) +        &
1869                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
1870                       ENDDO
1871                    ENDIF
1872                   
1873                CASE ( 'usm_t_surf' )
1874!--                 surface temperature for surfaces
1875                    IF ( l == -1 ) THEN
1876                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1877                          surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               &
1878                                             surf_usm_h%t_surf_av(m) +            &
1879                                             t_surf_h(m)
1880                       ENDDO
1881                    ELSE
1882                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1883                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
1884                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) +         &
1885                                          t_surf_v(l)%t(m)
1886                       ENDDO
1887                    ENDIF
1888                   
1889                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1890!--                 surface temperature for window surfaces
1891                    IF ( l == -1 ) THEN
1892                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1893                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               &
1894                                             surf_usm_h%t_surf_window_av(m) +            &
1895                                             t_surf_window_h(m)
1896                       ENDDO
1897                    ELSE
1898                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1899                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
1900                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) +         &
1901                                          t_surf_window_v(l)%t(m)
1902                       ENDDO
1903                    ENDIF
1904                   
1905                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1906!--                 surface temperature for green surfaces
1907                    IF ( l == -1 ) THEN
1908                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1909                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               &
1910                                             surf_usm_h%t_surf_green_av(m) +            &
1911                                             t_surf_green_h(m)
1912                       ENDDO
1913                    ELSE
1914                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1915                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
1916                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) +         &
1917                                          t_surf_green_v(l)%t(m)
1918                       ENDDO
1919                    ENDIF
1920               
1921                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
1922!--                 near surface temperature for whole surfaces
1923                    IF ( l == -1 ) THEN
1924                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1925                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               &
1926                                             surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) +            &
1927                                             t_surf_10cm_h(m)
1928                       ENDDO
1929                    ELSE
1930                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1931                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
1932                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) +         &
1933                                          t_surf_10cm_v(l)%t(m)
1934                       ENDDO
1935                    ENDIF
1936
1937                   
1938                CASE ( 'usm_t_wall' )
1939!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
1940                    IF ( l == -1 ) THEN
1941                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1942                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
1943                                             surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) +        &
1944                                             t_wall_h(iwl,m)
1945                       ENDDO
1946                    ELSE
1947                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1948                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
1949                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) +     &
1950                                          t_wall_v(l)%t(iwl,m)
1951                       ENDDO
1952                    ENDIF
1953                   
1954                CASE ( 'usm_t_window' )
1955!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
1956                    IF ( l == -1 ) THEN
1957                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1958                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
1959                                             surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) +        &
1960                                             t_window_h(iwl,m)
1961                       ENDDO
1962                    ELSE
1963                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1964                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
1965                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) +     &
1966                                          t_window_v(l)%t(iwl,m)
1967                       ENDDO
1968                    ENDIF
1969
1970                CASE ( 'usm_t_green' )
1971!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
1972                    IF ( l == -1 ) THEN
1973                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1974                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
1975                                             surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) +        &
1976                                             t_green_h(iwl,m)
1977                       ENDDO
1978                    ELSE
1979                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1980                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
1981                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) +     &
1982                                          t_green_v(l)%t(iwl,m)
1983                       ENDDO
1984                    ENDIF
1985
1986                CASE DEFAULT
1987                    CONTINUE
1988
1989           END SELECT
1990
1991        ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
1992           
1993           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1994               
1995                CASE ( 'usm_rad_net' )
1996!--                 array of complete radiation balance
1997                    IF ( l == -1 ) THEN
1998                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1999                          surf_usm_h%rad_net_av(m) =                              &
2000                                             surf_usm_h%rad_net_av(m) /           &
2001                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2002                       ENDDO
2003                    ELSE
2004                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2005                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) =                        &
2006                                          surf_usm_v(l)%rad_net_av(m) /        &
2007                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2008                       ENDDO
2009                    ENDIF
2010                   
2011                CASE ( 'usm_rad_insw' )
2012!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2013                    DO l = 1, nsurfl
2014                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2015                            surfinsw_av(l) = surfinsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2016                        ENDIF
2017                    ENDDO
2018                             
2019                CASE ( 'usm_rad_inlw' )
2020!--                 array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
2021                    DO l = 1, nsurfl
2022                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2023                            surfinlw_av(l) = surfinlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2024                        ENDIF
2025                    ENDDO
2026                   
2027                CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
2028!--                 array of direct sw radiation falling to surface from sun
2029                    DO l = 1, nsurfl
2030                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2031                            surfinswdir_av(l) = surfinswdir_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2032                        ENDIF
2033                    ENDDO
2034                   
2035                CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
2036!--                 array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2037                    DO l = 1, nsurfl
2038                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2039                            surfinswdif_av(l) = surfinswdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2040                        ENDIF
2041                    ENDDO
2042                   
2043                CASE ( 'usm_rad_inswref' )
2044!--                 array of sw radiation falling to surface from reflections
2045                    DO l = 1, nsurfl
2046                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2047                            surfinswref_av(l) = surfinswref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2048                        ENDIF
2049                    ENDDO
2050                   
2051                CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
2052!--                 array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2053                    DO l = 1, nsurfl
2054                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2055                            surfinlwdif_av(l) = surfinlwdif_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2056                        ENDIF
2057                    ENDDO
2058                   
2059                CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
2060!--                 array of lw radiation falling to surface from reflections
2061                    DO l = 1, nsurfl
2062                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2063                            surfinlwref_av(l) = surfinlwref_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2064                        ENDIF
2065                    ENDDO
2066                   
2067                CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2068!--                 array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2069                    DO l = 1, nsurfl
2070                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2071                            surfoutsw_av(l) = surfoutsw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2072                        ENDIF
2073                    ENDDO
2074                   
2075                CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2076!--                 array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2077                    DO l = 1, nsurfl
2078                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2079                            surfoutlw_av(l) = surfoutlw_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2080                        ENDIF
2081                    ENDDO
2082                   
2083                CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2084!--                 array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2085                    DO l = 1, nsurfl
2086                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2087                            surfins_av(l) = surfins_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2088                        ENDIF
2089                    ENDDO
2090                                   
2091                CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2092!--                 array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2093                    DO l = 1, nsurfl
2094                        IF ( surfl(id,l) == idsint )  THEN
2095                            surfinl_av(l) = surfinl_av(l) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2096                        ENDIF
2097                    ENDDO
2098                   
2099                CASE ( 'usm_rad_pc_inlw' )
2100                    pcbinlw_av(:) = pcbinlw_av(:) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2101                   
2102                CASE ( 'usm_rad_pc_insw' )
2103                    pcbinsw_av(:) = pcbinsw_av(:) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2104                   
2105                CASE ( 'usm_rad_pc_inswdir' )
2106                    pcbinswdir_av(:) = pcbinswdir_av(:) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2107                   
2108                CASE ( 'usm_rad_pc_inswdif' )
2109                    pcbinswdif_av(:) = pcbinswdif_av(:) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2110                   
2111                CASE ( 'usm_rad_pc_inswref' )
2112                    pcbinswref_av(:) = pcbinswref_av(:) / REAL( average_count_3d, kind=wp )
2113                   
2114                CASE ( 'usm_rad_hf' )
2115!--                 array of heat flux from radiation for surfaces after i-th reflection
2116                    IF ( l == -1 ) THEN
2117                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2118                          surf_usm_h%surfhf_av(m) =                               &
2119                                             surf_usm_h%surfhf_av(m) /            &
2120                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2121                       ENDDO
2122                    ELSE
2123                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2124                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) =                         &
2125                                          surf_usm_v(l)%surfhf_av(m) /         &
2126                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2127                       ENDDO
2128                    ENDIF
2129                   
2130                CASE ( 'usm_wshf' )
2131!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2132                    IF ( l == -1 ) THEN
2133                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2134                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
2135                                             surf_usm_h%wshf_eb_av(m) /           &
2136                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2137                       ENDDO
2138                    ELSE
2139                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2140                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
2141                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) /        &
2142                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2143                       ENDDO
2144                    ENDIF
2145                   
2146                CASE ( 'usm_wghf' )
2147!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
2148                    IF ( l == -1 ) THEN
2149                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2150                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
2151                                             surf_usm_h%wghf_eb_av(m) /           &
2152                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2153                       ENDDO
2154                    ELSE
2155                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2156                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
2157                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) /        &
2158                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2159                       ENDDO
2160                    ENDIF
2161                   
2162                CASE ( 'usm_wghf_window' )
2163!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
2164                    IF ( l == -1 ) THEN
2165                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2166                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
2167                                             surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) /           &
2168                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2169                       ENDDO
2170                    ELSE
2171                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2172                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
2173                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) /        &
2174                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2175                       ENDDO
2176                    ENDIF
2177
2178                CASE ( 'usm_wghf_green' )
2179!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
2180                    IF ( l == -1 ) THEN
2181                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2182                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
2183                                             surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) /           &
2184                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2185                       ENDDO
2186                    ELSE
2187                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2188                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
2189                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) /        &
2190                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2191                       ENDDO
2192                    ENDIF
2193
2194                CASE ( 'usm_iwghf' )
2195!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
2196                    IF ( l == -1 ) THEN
2197                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2198                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
2199                                             surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) /           &
2200                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2201                       ENDDO
2202                    ELSE
2203                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2204                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
2205                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) /        &
2206                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2207                       ENDDO
2208                    ENDIF
2209                   
2210                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
2211!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
2212                    IF ( l == -1 ) THEN
2213                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2214                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
2215                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) /           &
2216                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2217                       ENDDO
2218                    ELSE
2219                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2220                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
2221                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) /        &
2222                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2223                       ENDDO
2224                    ENDIF
2225                   
2226                CASE ( 'usm_t_surf' )
2227!--                 surface temperature for surfaces
2228                    IF ( l == -1 ) THEN
2229                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2230                          surf_usm_h%t_surf_av(m) =                               &
2231                                             surf_usm_h%t_surf_av(m) /            &
2232                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2233                       ENDDO
2234                    ELSE
2235                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2236                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) =                         &
2237                                          surf_usm_v(l)%t_surf_av(m) /         &
2238                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2239                       ENDDO
2240                    ENDIF
2241                   
2242                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
2243!--                 surface temperature for window surfaces
2244                    IF ( l == -1 ) THEN
2245                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2246                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               &
2247                                             surf_usm_h%t_surf_window_av(m) /            &
2248                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2249                       ENDDO
2250                    ELSE
2251                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2252                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
2253                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) /         &
2254                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2255                       ENDDO
2256                    ENDIF
2257                   
2258                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
2259!--                 surface temperature for green surfaces
2260                    IF ( l == -1 ) THEN
2261                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2262                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               &
2263                                             surf_usm_h%t_surf_green_av(m) /            &
2264                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2265                       ENDDO
2266                    ELSE
2267                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2268                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
2269                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) /         &
2270                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2271                       ENDDO
2272                    ENDIF
2273                   
2274                CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
2275!--                 near surface temperature for whole surfaces
2276                    IF ( l == -1 ) THEN
2277                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2278                          surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) =                               &
2279                                             surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m) /            &
2280                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2281                       ENDDO
2282                    ELSE
2283                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2284                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) =                         &
2285                                          surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m) /         &
2286                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2287                       ENDDO
2288                    ENDIF
2289                   
2290                CASE ( 'usm_t_wall' )
2291!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2292                    IF ( l == -1 ) THEN
2293                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2294                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2295                                             surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) /        &
2296                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2297                       ENDDO
2298                    ELSE
2299                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2300                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2301                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) /     &
2302                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2303                       ENDDO
2304                    ENDIF
2305
2306                CASE ( 'usm_t_window' )
2307!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2308                    IF ( l == -1 ) THEN
2309                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2310                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2311                                             surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) /        &
2312                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2313                       ENDDO
2314                    ELSE
2315                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2316                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2317                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) /     &
2318                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2319                       ENDDO
2320                    ENDIF
2321
2322                CASE ( 'usm_t_green' )
2323!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2324                    IF ( l == -1 ) THEN
2325                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2326                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2327                                             surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) /        &
2328                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2329                       ENDDO
2330                    ELSE
2331                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2332                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2333                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) /     &
2334                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2335                       ENDDO
2336                    ENDIF
2337
2338
2339           END SELECT
2340
2341        ENDIF
2342
2343    END SUBROUTINE usm_average_3d_data
2344
2345
2346
2347!------------------------------------------------------------------------------!
2348! Description:
2349! ------------
2350!> Set internal Neumann boundary condition at outer soil grid points
2351!> for temperature and humidity.
2352!------------------------------------------------------------------------------!
2353 SUBROUTINE usm_boundary_condition
2354 
2355    IMPLICIT NONE
2356
2357    INTEGER(iwp) :: i      !< grid index x-direction
2358    INTEGER(iwp) :: ioff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2359    INTEGER(iwp) :: j      !< grid index y-direction
2360    INTEGER(iwp) :: joff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2361    INTEGER(iwp) :: k      !< grid index z-direction
2362    INTEGER(iwp) :: koff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2363    INTEGER(iwp) :: l      !< running index surface-orientation
2364    INTEGER(iwp) :: m      !< running index surface elements
2365
2366    koff = surf_usm_h%koff
2367    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2368       i = surf_usm_h%i(m)
2369       j = surf_usm_h%j(m)
2370       k = surf_usm_h%k(m)
2371       pt(k+koff,j,i) = pt(k,j,i)
2372    ENDDO
2373
2374    DO  l = 0, 3
2375       ioff = surf_usm_v(l)%ioff
2376       joff = surf_usm_v(l)%joff
2377       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2378          i = surf_usm_v(l)%i(m)
2379          j = surf_usm_v(l)%j(m)
2380          k = surf_usm_v(l)%k(m)
2381          pt(k,j+joff,i+ioff) = pt(k,j,i)
2382       ENDDO
2383    ENDDO
2384
2385 END SUBROUTINE usm_boundary_condition
2386
2387
2388!------------------------------------------------------------------------------!
2389!
2390! Description:
2391! ------------
2392!> Subroutine checks variables and assigns units.
2393!> It is called out from subroutine check_parameters.
2394!------------------------------------------------------------------------------!
2395    SUBROUTINE usm_check_data_output( variable, unit )
2396       
2397        IMPLICIT NONE
2398 
2399        CHARACTER (len=*),INTENT(IN)    ::  variable !:
2400        CHARACTER (len=*),INTENT(OUT)   ::  unit     !:
2401       
2402        CHARACTER (len=varnamelength)   :: var
2403
2404        var = TRIM(variable)
2405        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.        &
2406             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.    &
2407             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR. &
2408             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR. &
2409             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.     &
2410             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.     &
2411             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.                                             &
2412             var(1:9)  == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_' .OR.                 &
2413             var(1:16) == 'usm_wghf_window_' .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.     &
2414             var(1:10) == 'usm_iwghf_' .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.         &
2415             var(1:17) == 'usm_surfwintrans_' )  THEN
2416            unit = 'W/m2'
2417        ELSE IF ( var(1:10) == 'usm_t_surf'   .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall' .OR.        &
2418                  var(1:12) == 'usm_t_window' .OR. var(1:17) == 'usm_t_surf_window' .OR.  &
2419                  var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                   &
2420                  var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.                                         &
2421                  var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm' )  THEN
2422            unit = 'K'
2423        ELSE IF ( var == 'usm_rad_pc_inlw'  .OR.  var == 'usm_rad_pc_insw'  .OR.          &
2424                  var == 'usm_rad_pc_inswdir'  .OR.  var == 'usm_rad_pc_inswdif'  .OR.    &
2425                  var == 'usm_rad_pc_inswref' )  THEN
2426            unit = 'W'
2427        ELSE IF ( var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.              & 
2428                  var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.           &
2429                  var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.     &
2430                  var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' )  THEN
2431            unit = '1'
2432        ELSE
2433            unit = 'illegal'
2434        ENDIF
2435
2436    END SUBROUTINE usm_check_data_output
2437
2438
2439!------------------------------------------------------------------------------!
2440! Description:
2441! ------------
2442!> Check parameters routine for urban surface model
2443!------------------------------------------------------------------------------!
2444    SUBROUTINE usm_check_parameters
2445   
2446       USE control_parameters,                                                 &
2447           ONLY:  bc_pt_b, bc_q_b, constant_flux_layer, large_scale_forcing,   &
2448                  lsf_surf, topography
2449
2450!
2451!--    Dirichlet boundary conditions are required as the surface fluxes are
2452!--    calculated from the temperature/humidity gradients in the urban surface
2453!--    model
2454       IF ( bc_pt_b == 'neumann'   .OR.   bc_q_b == 'neumann' )  THEN
2455          message_string = 'urban surface model requires setting of '//        &
2456                           'bc_pt_b = "dirichlet" and '//                      &
2457                           'bc_q_b  = "dirichlet"'
2458          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0590', 1, 2, 0, 6, 0 )
2459       ENDIF
2460
2461       IF ( .NOT.  constant_flux_layer )  THEN
2462          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2463                           'constant_flux_layer = .T.'
2464          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2465       ENDIF
2466
2467       IF (  .NOT.  radiation )  THEN
2468          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2469                           'the radiation model to be switched on'
2470          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2471       ENDIF
2472!       
2473!--    Surface forcing has to be disabled for LSF in case of enabled
2474!--    urban surface module
2475       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2476          lsf_surf = .FALSE.
2477       ENDIF
2478!
2479!--    Topography
2480       IF ( topography == 'flat' )  THEN
2481          message_string = 'topography /= "flat" is required '//               &
2482                           'when using the urban surface model'
2483          CALL message( 'check_parameters', 'PA0592', 1, 2, 0, 6, 0 )
2484       ENDIF
2485!
2486!--    naheatlayers
2487       IF ( naheatlayers > nzt )  THEN
2488          message_string = 'number of anthropogenic heat layers '//            &
2489                           '"naheatlayers" can not be larger than'//           &
2490                           ' number of domain layers "nzt"'
2491          CALL message( 'check_parameters', 'PA0593', 1, 2, 0, 6, 0 )
2492       ENDIF
2493
2494    END SUBROUTINE usm_check_parameters
2495
2496
2497!------------------------------------------------------------------------------!
2498!
2499! Description:
2500! ------------
2501!> Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format
2502!> for variables of urban_surface model.
2503!> It resorts the urban surface module output quantities from surf style
2504!> indexing into temporary 3D array with indices (i,j,k).
2505!> It is called from subroutine data_output_3d.
2506!------------------------------------------------------------------------------!
2507    SUBROUTINE usm_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, nzb_do, nzt_do )
2508       
2509        IMPLICIT NONE
2510
2511        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  av        !<
2512        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable  !<
2513        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzb_do    !< lower limit of the data output (usually 0)
2514        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzt_do    !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
2515        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found     !<
2516        REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf   !< sp - it has to correspond to module data_output_3d
2517        REAL(wp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr)     ::  temp_pf    !< temp array for urban surface output procedure
2518       
2519        CHARACTER (len=varnamelength)                          :: var, surfid
2520        INTEGER(iwp), PARAMETER                                :: nd = 5
2521        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
2522        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: dirint =  (/    iup_u, isouth_u, inorth_u,  iwest_u,  ieast_u /)
2523        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER             :: diridx =  (/       -1,        1,        0,        3,        2 /)
2524                                                                     !< index for surf_*_v: 0:3 = (North, South, East, West)
2525        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirstart
2526        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1)                        :: dirend
2527        INTEGER(iwp)                                           :: ids,idsint,idsidx,isurf,isvf,isurfs,isurflt,ipcgb
2528        INTEGER(iwp)                                           :: is,js,ks,i,j,k,iwl,istat, l, m
2529
2530        dirstart = (/ startland, startwall, startwall, startwall, startwall /)
2531        dirend = (/ endland, endwall, endwall, endwall, endwall /)
2532
2533        found = .TRUE.
2534        temp_pf = -1._wp
2535       
2536        ids = -1
2537        var = TRIM(variable)
2538        DO i = 0, nd-1
2539            k = len(TRIM(var))
2540            j = len(TRIM(dirname(i)))
2541            IF ( TRIM(var(k-j+1:k)) == TRIM(dirname(i)) )  THEN
2542                ids = i
2543                idsint = dirint(ids)
2544                idsidx = diridx(ids)
2545                var = var(:k-j)
2546                EXIT
2547            ENDIF
2548        ENDDO
2549        IF ( ids == -1 )  THEN
2550            var = TRIM(variable)
2551        ENDIF
2552        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
2553!--         wall layers
2554            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2555            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2556                var = var(1:10)
2557            ENDIF
2558        ENDIF
2559        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
2560!--         window layers
2561            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2562            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2563                var = var(1:12)
2564            ENDIF
2565        ENDIF
2566        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2567!--         green layers
2568            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2569            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2570                var = var(1:11)
2571            ENDIF
2572        ENDIF
2573        IF ( (var(1:8) == 'usm_svf_'  .OR.  var(1:8) == 'usm_dif_')  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2574!--         svf values to particular surface
2575            surfid = var(9:)
2576            i = index(surfid,'_')
2577            j = index(surfid(i+1:),'_')
2578            READ(surfid(1:i-1),*, iostat=istat ) is
2579            IF ( istat == 0 )  THEN
2580                READ(surfid(i+1:i+j-1),*, iostat=istat ) js
2581            ENDIF
2582            IF ( istat == 0 )  THEN
2583                READ(surfid(i+j+1:),*, iostat=istat ) ks
2584            ENDIF
2585            IF ( istat == 0 )  THEN
2586                var = var(1:7)
2587            ENDIF
2588        ENDIF
2589       
2590        SELECT CASE ( TRIM(var) )
2591
2592          CASE ( 'usm_surfz' )
2593!--           array of lw radiation falling to local surface after i-th reflection
2594              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2595                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2596                    i = surf_usm_h%i(m)
2597                    j = surf_usm_h%j(m)
2598                    k = surf_usm_h%k(m)
2599                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) )
2600                 ENDDO
2601              ELSE
2602                 l = idsidx
2603                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2604                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2605                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2606                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2607                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, kind=wp) + 1.0_wp )
2608                 ENDDO
2609              ENDIF
2610
2611          CASE ( 'usm_surfcat' )
2612!--           surface category
2613              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2614                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2615                    i = surf_usm_h%i(m)
2616                    j = surf_usm_h%j(m)
2617                    k = surf_usm_h%k(m)
2618                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surface_types(m)
2619                 ENDDO
2620              ELSE
2621                 l = idsidx
2622                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2623                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2624                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2625                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2626                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surface_types(m)
2627                 ENDDO
2628              ENDIF
2629             
2630          CASE ( 'usm_surfalb' )
2631!--           surface albedo, weighted average
2632              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2633                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2634                    i = surf_usm_h%i(m)
2635                    j = surf_usm_h%j(m)
2636                    k = surf_usm_h%k(m)
2637                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)     *     &
2638                                     surf_usm_h%albedo(ind_veg_wall,m)  +      &
2639                                     surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)    *     &
2640                                     surf_usm_h%albedo(ind_pav_green,m) +      &
2641                                     surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)      *     &
2642                                     surf_usm_h%albedo(ind_wat_win,m)
2643                 ENDDO
2644              ELSE
2645                 l = idsidx
2646                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2647                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2648                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2649                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2650                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)     *  &
2651                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_veg_wall,m)  +   &
2652                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)    *  &
2653                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_pav_green,m) +   &
2654                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)      *  &
2655                                     surf_usm_v(l)%albedo(ind_wat_win,m)
2656                 ENDDO
2657              ENDIF
2658             
2659          CASE ( 'usm_surfemis' )
2660!--           surface emissivity, weighted average
2661              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2662                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2663                    i = surf_usm_h%i(m)
2664                    j = surf_usm_h%j(m)
2665                    k = surf_usm_h%k(m)
2666                    temp_pf(k,j,i) =  surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)      *   &
2667                                      surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  + &
2668                                      surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m)     *   &
2669                                      surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) + &
2670                                      surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)       *   &
2671                                      surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)
2672                 ENDDO
2673              ELSE
2674                 l = idsidx
2675                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2676                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2677                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2678                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2679                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)       *&
2680                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m) +&
2681                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)      *&
2682                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m)+&
2683                                     surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)        *&
2684                                     surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)
2685                 ENDDO
2686              ENDIF
2687
2688          CASE ( 'usm_surfwintrans' )
2689!--           transmissivity window tiles
2690              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2691                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2692                    i = surf_usm_h%i(m)
2693                    j = surf_usm_h%j(m)
2694                    k = surf_usm_h%k(m)
2695                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%transmissivity(m)
2696                 ENDDO
2697              ELSE
2698                 l = idsidx
2699                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2700                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2701                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2702                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2703                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%transmissivity(m)
2704                 ENDDO
2705              ENDIF
2706
2707          CASE ( 'usm_skyvf' )
2708!--           sky view factor
2709              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2710                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2711                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvf(isurf)
2712                 ENDIF
2713              ENDDO
2714             
2715          CASE ( 'usm_skyvft' )
2716!--           sky view factor
2717              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2718                 IF ( surfl(id,isurf) == ids )  THEN
2719                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = skyvft(isurf)
2720                 ENDIF
2721              ENDDO
2722
2723!
2724!-- Not adjusted so far             
2725          CASE ( 'usm_svf', 'usm_dif' )
2726!--           shape view factors or iradiance factors to selected surface
2727              IF ( TRIM(var)=='usm_svf' )  THEN
2728                  k = 1
2729              ELSE
2730                  k = 2
2731              ENDIF
2732              DO isvf = 1, nsvfl
2733                  isurflt = svfsurf(1, isvf)
2734                  isurfs = svfsurf(2, isvf)
2735                             
2736                  IF ( surf(ix,isurfs) == is  .AND.  surf(iy,isurfs) == js  .AND.       &
2737                       surf(iz,isurfs) == ks  .AND.  surf(id,isurfs) == idsint )  THEN
2738  !--                 correct source surface
2739                      temp_pf(surfl(iz,isurflt),surfl(iy,isurflt),surfl(ix,isurflt)) = svf(k,isvf)
2740                  ENDIF
2741              ENDDO
2742
2743          CASE ( 'usm_rad_net' )
2744!--           array of complete radiation balance
2745              IF ( av == 0 )  THEN
2746                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2747                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2748                       i = surf_usm_h%i(m)
2749                       j = surf_usm_h%j(m)
2750                       k = surf_usm_h%k(m)
2751                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_l(m)
2752                    ENDDO
2753                 ELSE
2754                    l = idsidx
2755                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2756                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2757                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2758                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2759                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_l(m)
2760                    ENDDO
2761                 ENDIF
2762              ELSE
2763                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2764                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2765                       i = surf_usm_h%i(m)
2766                       j = surf_usm_h%j(m)
2767                       k = surf_usm_h%k(m)
2768                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%rad_net_av(m)
2769                    ENDDO
2770                 ELSE
2771                    l = idsidx
2772                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2773                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2774                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2775                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2776                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%rad_net_av(m)
2777                    ENDDO
2778                 ENDIF
2779              ENDIF
2780
2781          CASE ( 'usm_rad_insw' )
2782!--           array of sw radiation falling to surface after i-th reflection
2783              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2784                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2785                   IF ( av == 0 )  THEN
2786                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw(isurf)
2787                   ELSE
2788                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinsw_av(isurf)
2789                   ENDIF
2790                 ENDIF
2791              ENDDO
2792
2793          CASE ( 'usm_rad_inlw' )
2794!--           array of lw radiation falling to surface after i-th reflection
2795              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2796                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2797                   IF ( av == 0 )  THEN
2798                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf)
2799                   ELSE
2800                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw_av(isurf)
2801                   ENDIF
2802                 ENDIF
2803              ENDDO
2804
2805          CASE ( 'usm_rad_inswdir' )
2806!--           array of direct sw radiation falling to surface from sun
2807              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2808                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2809                   IF ( av == 0 )  THEN
2810                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir(isurf)
2811                   ELSE
2812                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdir_av(isurf)
2813                   ENDIF
2814                 ENDIF
2815              ENDDO
2816
2817          CASE ( 'usm_rad_inswdif' )
2818!--           array of difusion sw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2819              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2820                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2821                   IF ( av == 0 )  THEN
2822                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif(isurf)
2823                   ELSE
2824                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswdif_av(isurf)
2825                   ENDIF
2826                 ENDIF
2827              ENDDO
2828
2829          CASE ( 'usm_rad_inswref' )
2830!--           array of sw radiation falling to surface from reflections
2831              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2832                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2833                   IF ( av == 0 )  THEN
2834                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = &
2835                       surfinsw(isurf) - surfinswdir(isurf) - surfinswdif(isurf)
2836                   ELSE
2837                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinswref_av(isurf)
2838                   ENDIF
2839                 ENDIF
2840              ENDDO
2841
2842          CASE ( 'usm_rad_inlwdif' )
2843!--           array of difusion lw radiation falling to surface from sky and borders of the domain
2844              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2845                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2846                   IF ( av == 0 )  THEN
2847                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif(isurf)
2848                   ELSE
2849                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwdif_av(isurf)
2850                   ENDIF
2851                 ENDIF
2852              ENDDO
2853
2854          CASE ( 'usm_rad_inlwref' )
2855!--           array of lw radiation falling to surface from reflections
2856              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2857                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2858                   IF ( av == 0 )  THEN
2859                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlw(isurf) - surfinlwdif(isurf)
2860                   ELSE
2861                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinlwref_av(isurf)
2862                   ENDIF
2863                 ENDIF
2864              ENDDO
2865
2866          CASE ( 'usm_rad_outsw' )
2867!--           array of sw radiation emitted from surface after i-th reflection
2868              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2869                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2870                   IF ( av == 0 )  THEN
2871                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw(isurf)
2872                   ELSE
2873                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutsw_av(isurf)
2874                   ENDIF
2875                 ENDIF
2876              ENDDO
2877
2878          CASE ( 'usm_rad_outlw' )
2879!--           array of lw radiation emitted from surface after i-th reflection
2880              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2881                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2882                   IF ( av == 0 )  THEN
2883                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw(isurf)
2884                   ELSE
2885                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfoutlw_av(isurf)
2886                   ENDIF
2887                 ENDIF
2888              ENDDO
2889
2890          CASE ( 'usm_rad_ressw' )
2891!--           average of array of residua of sw radiation absorbed in surface after last reflection
2892              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2893                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2894                   IF ( av == 0 )  THEN
2895                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins(isurf)
2896                   ELSE
2897                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfins_av(isurf)
2898                   ENDIF
2899                 ENDIF
2900              ENDDO
2901
2902          CASE ( 'usm_rad_reslw' )
2903!--           average of array of residua of lw radiation absorbed in surface after last reflection
2904              DO isurf = dirstart(ids), dirend(ids)
2905                 IF ( surfl(id,isurf) == idsint )  THEN
2906                   IF ( av == 0 )  THEN
2907                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl(isurf)
2908                   ELSE
2909                     temp_pf(surfl(iz,isurf),surfl(iy,isurf),surfl(ix,isurf)) = surfinl_av(isurf)
2910                   ENDIF
2911                 ENDIF
2912              ENDDO
2913
2914          CASE ( 'usm_rad_pc_inlw' )
2915!--           array of lw radiation absorbed by plant canopy
2916              DO ipcgb = 1, npcbl
2917                  IF ( av == 0 )  THEN
2918                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinlw(ipcgb)
2919                  ELSE
2920                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinlw_av(ipcgb)
2921                  ENDIF
2922              ENDDO
2923
2924          CASE ( 'usm_rad_pc_insw' )
2925!--           array of sw radiation absorbed by plant canopy
2926              DO ipcgb = 1, npcbl
2927                  IF ( av == 0 )  THEN
2928                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinsw(ipcgb)
2929                  ELSE
2930                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinsw_av(ipcgb)
2931                  ENDIF
2932              ENDDO
2933
2934          CASE ( 'usm_rad_pc_inswdir' )
2935!--           array of direct sw radiation absorbed by plant canopy
2936              DO ipcgb = 1, npcbl
2937                  IF ( av == 0 )  THEN
2938                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinswdir(ipcgb)
2939                  ELSE
2940                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinswdir_av(ipcgb)
2941                  ENDIF
2942              ENDDO
2943
2944          CASE ( 'usm_rad_pc_inswdif' )
2945!--           array of diffuse sw radiation absorbed by plant canopy
2946              DO ipcgb = 1, npcbl
2947                  IF ( av == 0 )  THEN
2948                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinswdif(ipcgb)
2949                  ELSE
2950                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinswdif_av(ipcgb)
2951                  ENDIF
2952              ENDDO
2953
2954          CASE ( 'usm_rad_pc_inswref' )
2955!--           array of reflected sw radiation absorbed by plant canopy
2956              DO ipcgb = 1, npcbl
2957                  IF ( av == 0 )  THEN
2958                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinsw(ipcgb)      &
2959                                                                              - pcbinswdir(ipcgb) &
2960                                                                              - pcbinswdif(ipcgb)
2961                  ELSE
2962                      temp_pf(pcbl(iz,ipcgb),pcbl(iy,ipcgb),pcbl(ix,ipcgb)) = pcbinswref_av(ipcgb)
2963                  ENDIF
2964              ENDDO
2965 
2966          CASE ( 'usm_rad_hf' )
2967!--           array of heat flux from radiation for surfaces after all reflections
2968              IF ( av == 0 )  THEN
2969                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2970                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2971                       i = surf_usm_h%i(m)
2972                       j = surf_usm_h%j(m)
2973                       k = surf_usm_h%k(m)
2974                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf(m)
2975                    ENDDO
2976                 ELSE
2977                    l = idsidx
2978                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2979                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2980                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2981                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2982                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf(m)
2983                    ENDDO
2984                 ENDIF
2985              ELSE
2986                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2987                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2988                       i = surf_usm_h%i(m)
2989                       j = surf_usm_h%j(m)
2990                       k = surf_usm_h%k(m)
2991                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surfhf_av(m)
2992                    ENDDO
2993                 ELSE
2994                    l = idsidx
2995                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2996                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2997                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2998                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2999                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surfhf_av(m)
3000                    ENDDO
3001                 ENDIF
3002              ENDIF
3003 
3004          CASE ( 'usm_wshf' )
3005!--           array of sensible heat flux from surfaces
3006              IF ( av == 0 )  THEN
3007                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3008                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3009                       i = surf_usm_h%i(m)
3010                       j = surf_usm_h%j(m)
3011                       k = surf_usm_h%k(m)
3012                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb(m)
3013                    ENDDO
3014                 ELSE
3015                    l = idsidx
3016                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3017                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3018                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3019                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3020                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
3021                    ENDDO
3022                 ENDIF
3023              ELSE
3024                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3025                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3026                       i = surf_usm_h%i(m)
3027                       j = surf_usm_h%j(m)
3028                       k = surf_usm_h%k(m)
3029                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb_av(m)
3030                    ENDDO
3031                 ELSE
3032                    l = idsidx
3033                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3034                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3035                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3036                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3037                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m)
3038                    ENDDO
3039                 ENDIF
3040              ENDIF
3041
3042
3043          CASE ( 'usm_wghf' )
3044!--           array of heat flux from ground (land, wall, roof)
3045              IF ( av == 0 )  THEN
3046                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3047                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3048                       i = surf_usm_h%i(m)
3049                       j = surf_usm_h%j(m)
3050                       k = surf_usm_h%k(m)
3051                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb(m)
3052                    ENDDO
3053                 ELSE
3054                    l = idsidx
3055                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3056                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3057                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3058                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3059                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
3060                    ENDDO
3061                 ENDIF
3062              ELSE
3063                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3064                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3065                       i = surf_usm_h%i(m)
3066                       j = surf_usm_h%j(m)
3067                       k = surf_usm_h%k(m)
3068                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_av(m)
3069                    ENDDO
3070                 ELSE
3071                    l = idsidx
3072                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3073                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3074                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3075                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3076                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m)
3077                    ENDDO
3078                 ENDIF
3079              ENDIF
3080
3081          CASE ( 'usm_wghf_window' )
3082!--           array of heat flux from window ground (land, wall, roof)
3083
3084              IF ( av == 0 )  THEN
3085                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3086                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3087                       i = surf_usm_h%i(m)
3088                       j = surf_usm_h%j(m)
3089                       k = surf_usm_h%k(m)
3090                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
3091                    ENDDO
3092                 ELSE
3093                    l = idsidx
3094                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3095                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3096                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3097                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3098                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
3099                    ENDDO
3100                 ENDIF
3101              ELSE
3102                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3103                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3104                       i = surf_usm_h%i(m)
3105                       j = surf_usm_h%j(m)
3106                       k = surf_usm_h%k(m)
3107                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m)
3108                    ENDDO
3109                 ELSE
3110                    l = idsidx
3111                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3112                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3113                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3114                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3115                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m)
3116                    ENDDO
3117                 ENDIF
3118              ENDIF
3119
3120          CASE ( 'usm_wghf_green' )
3121!--           array of heat flux from green ground (land, wall, roof)
3122
3123              IF ( av == 0 )  THEN
3124                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3125                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3126                       i = surf_usm_h%i(m)
3127                       j = surf_usm_h%j(m)
3128                       k = surf_usm_h%k(m)
3129                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
3130                    ENDDO
3131                 ELSE
3132                    l = idsidx
3133                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3134                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3135                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3136                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3137                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
3138                    ENDDO
3139                 ENDIF
3140              ELSE
3141                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3142                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3143                       i = surf_usm_h%i(m)
3144                       j = surf_usm_h%j(m)
3145                       k = surf_usm_h%k(m)
3146                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m)
3147                    ENDDO
3148                 ELSE
3149                    l = idsidx
3150                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3151                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3152                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3153                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3154                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m)
3155                    ENDDO
3156                 ENDIF
3157              ENDIF
3158
3159          CASE ( 'usm_iwghf' )
3160!--           array of heat flux from indoor ground (land, wall, roof)
3161              IF ( av == 0 )  THEN
3162                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3163                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3164                       i = surf_usm_h%i(m)
3165                       j = surf_usm_h%j(m)
3166                       k = surf_usm_h%k(m)
3167                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
3168                    ENDDO
3169                 ELSE
3170                    l = idsidx
3171                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3172                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3173                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3174                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3175                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
3176                    ENDDO
3177                 ENDIF
3178              ELSE
3179                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3180                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3181                       i = surf_usm_h%i(m)
3182                       j = surf_usm_h%j(m)
3183                       k = surf_usm_h%k(m)
3184                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_av(m)
3185                    ENDDO
3186                 ELSE
3187                    l = idsidx
3188                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3189                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3190                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3191                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3192                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m)
3193                    ENDDO
3194                 ENDIF
3195              ENDIF
3196
3197          CASE ( 'usm_iwghf_window' )
3198!--           array of heat flux from indoor window ground (land, wall, roof)
3199
3200              IF ( av == 0 )  THEN
3201                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3202                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3203                       i = surf_usm_h%i(m)
3204                       j = surf_usm_h%j(m)
3205                       k = surf_usm_h%k(m)
3206                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
3207                    ENDDO
3208                 ELSE
3209                    l = idsidx
3210                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3211                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3212                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3213                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3214                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
3215                    ENDDO
3216                 ENDIF
3217              ELSE
3218                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3219                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3220                       i = surf_usm_h%i(m)
3221                       j = surf_usm_h%j(m)
3222                       k = surf_usm_h%k(m)
3223                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m)
3224                    ENDDO
3225                 ELSE
3226                    l = idsidx
3227                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3228                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3229                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3230                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3231                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m)
3232                    ENDDO
3233                 ENDIF
3234              ENDIF
3235             
3236          CASE ( 'usm_t_surf' )
3237!--           surface temperature for surfaces
3238              IF ( av == 0 )  THEN
3239                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3240                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3241                       i = surf_usm_h%i(m)
3242                       j = surf_usm_h%j(m)
3243                       k = surf_usm_h%k(m)
3244                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_h(m)
3245                    ENDDO
3246                 ELSE
3247                    l = idsidx
3248                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3249                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3250                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3251                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3252                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_v(l)%t(m)
3253                    ENDDO
3254                 ENDIF
3255              ELSE
3256                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3257                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3258                       i = surf_usm_h%i(m)
3259                       j = surf_usm_h%j(m)
3260                       k = surf_usm_h%k(m)
3261                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_av(m)
3262                    ENDDO
3263                 ELSE
3264                    l = idsidx
3265                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3266                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3267                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3268                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3269                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_av(m)
3270                    ENDDO
3271                 ENDIF
3272              ENDIF
3273             
3274          CASE ( 'usm_t_surf_window' )
3275!--           surface temperature for window surfaces
3276
3277              IF ( av == 0 )  THEN
3278                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3279                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3280                       i = surf_usm_h%i(m)
3281                       j = surf_usm_h%j(m)
3282                       k = surf_usm_h%k(m)
3283                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_h(m)
3284                    ENDDO
3285                 ELSE
3286                    l = idsidx
3287                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3288                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3289                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3290                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3291                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_v(l)%t(m)
3292                    ENDDO
3293                 ENDIF
3294
3295              ELSE
3296                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3297                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3298                       i = surf_usm_h%i(m)
3299                       j = surf_usm_h%j(m)
3300                       k = surf_usm_h%k(m)
3301                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_window_av(m)
3302                    ENDDO
3303                 ELSE
3304                    l = idsidx
3305                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3306                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3307                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3308                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3309                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m)
3310                    ENDDO
3311
3312                 ENDIF
3313
3314              ENDIF
3315
3316          CASE ( 'usm_t_surf_green' )
3317!--           surface temperature for green surfaces
3318
3319              IF ( av == 0 )  THEN
3320                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3321                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3322                       i = surf_usm_h%i(m)
3323                       j = surf_usm_h%j(m)
3324                       k = surf_usm_h%k(m)
3325                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_h(m)
3326                    ENDDO
3327                 ELSE
3328                    l = idsidx
3329                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3330                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3331                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3332                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3333                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_v(l)%t(m)
3334                    ENDDO
3335                 ENDIF
3336
3337              ELSE
3338                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3339                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3340                       i = surf_usm_h%i(m)
3341                       j = surf_usm_h%j(m)
3342                       k = surf_usm_h%k(m)
3343                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_green_av(m)
3344                    ENDDO
3345                 ELSE
3346                    l = idsidx
3347                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3348                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3349                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3350                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3351                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m)
3352                    ENDDO
3353
3354                 ENDIF
3355
3356              ENDIF
3357
3358          CASE ( 'usm_t_surf_10cm' )
3359!--           near surface temperature for whole surfaces
3360
3361              IF ( av == 0 )  THEN
3362                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3363                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3364                       i = surf_usm_h%i(m)
3365                       j = surf_usm_h%j(m)
3366                       k = surf_usm_h%k(m)
3367                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_h(m)
3368                    ENDDO
3369                 ELSE
3370                    l = idsidx
3371                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3372                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3373                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3374                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3375                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_10cm_v(l)%t(m)
3376                    ENDDO
3377                 ENDIF
3378
3379              ELSE
3380                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3381                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3382                       i = surf_usm_h%i(m)
3383                       j = surf_usm_h%j(m)
3384                       k = surf_usm_h%k(m)
3385                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_10cm_av(m)
3386                    ENDDO
3387                 ELSE
3388                    l = idsidx
3389                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3390                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3391                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3392                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3393                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_10cm_av(m)
3394                    ENDDO
3395
3396                 ENDIF
3397
3398              ENDIF
3399
3400             
3401          CASE ( 'usm_t_wall' )
3402!--           wall temperature for  iwl layer of walls and land
3403              IF ( av == 0 )  THEN
3404                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3405                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3406                       i = surf_usm_h%i(m)
3407                       j = surf_usm_h%j(m)
3408                       k = surf_usm_h%k(m)
3409                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_h(iwl,m)
3410                    ENDDO
3411                 ELSE
3412                    l = idsidx
3413                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3414                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3415                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3416                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3417                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_v(l)%t(iwl,m)
3418                    ENDDO
3419                 ENDIF
3420              ELSE
3421                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3422                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3423                       i = surf_usm_h%i(m)
3424                       j = surf_usm_h%j(m)
3425                       k = surf_usm_h%k(m)
3426                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m)
3427                    ENDDO
3428                 ELSE
3429                    l = idsidx
3430                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3431                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3432                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3433                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3434                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m)
3435                    ENDDO
3436                 ENDIF
3437              ENDIF
3438             
3439          CASE ( 'usm_t_window' )
3440!--           window temperature for iwl layer of walls and land
3441              IF ( av == 0 )  THEN
3442                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3443                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3444                       i = surf_usm_h%i(m)
3445                       j = surf_usm_h%j(m)
3446                       k = surf_usm_h%k(m)
3447                       temp_pf(k,j,i) = t_window_h(iwl,m)
3448                    ENDDO
3449                 ELSE
3450                    l = idsidx
3451                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3452                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3453                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3454                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3455                       temp_pf(k,j,i) = t_window_v(l)%t(iwl,m)
3456                    ENDDO
3457                 ENDIF
3458              ELSE
3459                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3460                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3461                       i = surf_usm_h%i(m)
3462                       j = surf_usm_h%j(m)
3463                       k = surf_usm_h%k(m)
3464                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_window_av(iwl,m)
3465                    ENDDO
3466                 ELSE
3467                    l = idsidx
3468                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3469                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3470                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3471                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3472                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m)
3473                    ENDDO
3474                 ENDIF
3475              ENDIF
3476
3477          CASE ( 'usm_t_green' )
3478!--           green temperature for  iwl layer of walls and land
3479              IF ( av == 0 )  THEN
3480                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3481                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3482                       i = surf_usm_h%i(m)
3483                       j = surf_usm_h%j(m)
3484                       k = surf_usm_h%k(m)
3485                       temp_pf(k,j,i) = t_green_h(iwl,m)
3486                    ENDDO
3487                 ELSE
3488                    l = idsidx
3489                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3490                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3491                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3492                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3493                       temp_pf(k,j,i) = t_green_v(l)%t(iwl,m)
3494                    ENDDO
3495                 ENDIF
3496              ELSE
3497                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3498                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3499                       i = surf_usm_h%i(m)
3500                       j = surf_usm_h%j(m)
3501                       k = surf_usm_h%k(m)
3502                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_green_av(iwl,m)
3503                    ENDDO
3504                 ELSE
3505                    l = idsidx
3506                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3507                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3508                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3509                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3510                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m)
3511                    ENDDO
3512                 ENDIF
3513              ENDIF
3514
3515             
3516          CASE DEFAULT
3517              found = .FALSE.
3518              RETURN
3519        END SELECT
3520
3521!
3522!--     Rearrange dimensions for NetCDF output
3523!--     FIXME: this may generate FPE overflow upon conversion from DP to SP
3524        DO  j = nys, nyn
3525            DO  i = nxl, nxr
3526                DO  k = nzb_do, nzt_do
3527                    local_pf(i,j,k) = temp_pf(k,j,i)
3528                ENDDO
3529            ENDDO
3530        ENDDO
3531       
3532    END SUBROUTINE usm_data_output_3d
3533   
3534
3535!------------------------------------------------------------------------------!
3536!
3537! Description:
3538! ------------
3539!> Soubroutine defines appropriate grid for netcdf variables.
3540!> It is called out from subroutine netcdf.
3541!------------------------------------------------------------------------------!
3542    SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
3543   
3544        IMPLICIT NONE
3545
3546        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable    !<
3547        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
3548        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
3549        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
3550        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
3551
3552        CHARACTER (len=varnamelength)  :: var
3553
3554        var = TRIM(variable)
3555        IF ( var(1:12) == 'usm_rad_net_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_rad_insw_'  .OR.          &
3556             var(1:13) == 'usm_rad_inlw_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswdir_'  .OR.      &
3557             var(1:16) == 'usm_rad_inswdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inswref_'  .OR.   &
3558             var(1:16) == 'usm_rad_inlwdif_'  .OR.  var(1:16) == 'usm_rad_inlwref_'  .OR.   &
3559             var(1:14) == 'usm_rad_outsw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_outlw_'  .OR.       &
3560             var(1:14) == 'usm_rad_ressw_'  .OR.  var(1:14) == 'usm_rad_reslw_'  .OR.       &
3561             var(1:11) == 'usm_rad_hf_'  .OR.  var == 'usm_rad_pc_inlw'  .OR.               &
3562             var == 'usm_rad_pc_insw'  .OR.  var == 'usm_rad_pc_inswdir'  .OR.              &
3563             var == 'usm_rad_pc_inswdif'  .OR.  var == 'usm_rad_pc_inswref'  .OR.           &
3564             var(1:9) == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_'  .OR.                   &
3565             var(1:16) == 'usm_wghf_window_'  .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.      &
3566             var(1:10) == 'usm_iwghf_'  .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.          &
3567             var(1:10) == 'usm_t_surf'  .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall'  .OR.               &
3568             var(1:17) == 'usm_t_surf_window'  .OR.  var(1:12) == 'usm_t_window'  .OR.      &
3569             var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                          &
3570             var(1:15) == 'usm_t_surf_10cm' .OR.                                            &
3571             var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:7) == 'usm_svf'  .OR.                     & 
3572             var(1:7) == 'usm_dif'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.                  &
3573             var(1:11) == 'usm_surfalb'  .OR.  var(1:12) == 'usm_surfemis'  .OR.            &
3574             var(1:16) == 'usm_surfwintrans'  .OR.                                          &
3575             var(1:9) == 'usm_skyvf' .OR. var(1:9) == 'usm_skyvft' ) THEN
3576
3577            found = .TRUE.
3578            grid_x = 'x'
3579            grid_y = 'y'
3580            grid_z = 'zu'
3581        ELSE
3582            found  = .FALSE.
3583            grid_x = 'none'
3584            grid_y = 'none'
3585            grid_z = 'none'
3586        ENDIF
3587
3588    END SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid
3589   
3590
3591!------------------------------------------------------------------------------!
3592! Description:
3593! ------------
3594!> Initialization of the wall surface model
3595!------------------------------------------------------------------------------!
3596    SUBROUTINE usm_init_material_model
3597
3598        IMPLICIT NONE
3599
3600        INTEGER(iwp) ::  k, l, m            !< running indices
3601       
3602        CALL location_message( '    initialization of wall surface model', .TRUE. )
3603       
3604!--     Calculate wall grid spacings.
3605!--     Temperature is defined at the center of the wall layers,
3606!--     whereas gradients/fluxes are defined at the edges (_stag)     
3607!--     apply for all particular surface grids. First for horizontal surfaces
3608        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3609
3610           surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)
3611           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3612               surf_usm_h%dz_wall(k,m) = surf_usm_h%zw(k,m) -                  &
3613                                         surf_usm_h%zw(k-1,m)
3614           ENDDO
3615           surf_usm_h%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)
3616           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3617               surf_usm_h%dz_window(k,m) = surf_usm_h%zw_window(k,m) -         &
3618                                         surf_usm_h%zw_window(k-1,m)
3619           ENDDO
3620           surf_usm_h%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)
3621           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3622               surf_usm_h%dz_green(k,m) = surf_usm_h%zw_green(k,m) -           &
3623                                         surf_usm_h%zw_green(k-1,m)
3624           ENDDO
3625           
3626           surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3627
3628           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3629               surf_usm_h%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                          &
3630                           surf_usm_h%dz_wall(k+1,m) + surf_usm_h%dz_wall(k,m) )
3631           ENDDO
3632           surf_usm_h%dz_wall_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3633           
3634           surf_usm_h%dz_window(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3635
3636           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3637               surf_usm_h%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                        &
3638                           surf_usm_h%dz_window(k+1,m) + surf_usm_h%dz_window(k,m) )
3639           ENDDO
3640           surf_usm_h%dz_window_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3641
3642           surf_usm_h%dz_green(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3643
3644           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3645               surf_usm_h%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                         &
3646                           surf_usm_h%dz_green(k+1,m) + surf_usm_h%dz_green(k,m) )
3647           ENDDO
3648           surf_usm_h%dz_green_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3649        ENDDO
3650        surf_usm_h%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall
3651        surf_usm_h%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall_stag
3652        surf_usm_h%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window
3653        surf_usm_h%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window_stag
3654        surf_usm_h%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green
3655        surf_usm_h%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green_stag
3656!       
3657!--     For vertical surfaces
3658        DO  l = 0, 3
3659           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3660              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)
3661              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3662                  surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) = surf_usm_v(l)%zw(k,m) -         &
3663                                               surf_usm_v(l)%zw(k-1,m)
3664              ENDDO
3665              surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)
3666              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3667                  surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(k,m) - &
3668                                               surf_usm_v(l)%zw_window(k-1,m)
3669              ENDDO
3670              surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)
3671              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3672                  surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(k,m) - &
3673                                               surf_usm_v(l)%zw_green(k-1,m)
3674              ENDDO
3675           
3676              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall+1,m) =                            &
3677                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3678
3679              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3680                  surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3681                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k+1,m) + &
3682                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) )
3683              ENDDO
3684              surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzt_wall,m) =                         &
3685                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3686              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall+1,m) =                            &
3687                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3688
3689              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3690                  surf_usm_v(l)%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3691                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k+1,m) + &
3692                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) )
3693              ENDDO
3694              surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzt_wall,m) =                         &
3695                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3696              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall+1,m) =                            &
3697                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3698
3699              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3700                  surf_usm_v(l)%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3701                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k+1,m) + &
3702                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) )
3703              ENDDO
3704              surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzt_wall,m) =                         &
3705                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3706           ENDDO
3707           surf_usm_v(l)%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall
3708           surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall_stag
3709           surf_usm_v(l)%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window
3710           surf_usm_v(l)%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window_stag
3711           surf_usm_v(l)%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green
3712           surf_usm_v(l)%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green_stag
3713        ENDDO     
3714
3715       
3716        CALL location_message( '    wall structures filed out', .TRUE. )
3717
3718        CALL location_message( '    initialization of wall surface model finished', .TRUE. )
3719
3720    END SUBROUTINE usm_init_material_model
3721
3722 
3723!------------------------------------------------------------------------------!
3724! Description:
3725! ------------
3726!> Initialization of the urban surface model
3727!------------------------------------------------------------------------------!
3728    SUBROUTINE usm_init_urban_surface
3729
3730        USE arrays_3d,                                                         &
3731            ONLY:  zw
3732
3733        USE netcdf_data_input_mod,                                             &
3734            ONLY:  building_pars_f, building_type_f, terrain_height_f
3735   
3736        IMPLICIT NONE
3737
3738        INTEGER(iwp) ::  i                   !< loop index x-dirction
3739        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall       !< index in input list for wall emissivity
3740        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green      !< index in input list for green emissivity
3741        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win        !< index in input list for window emissivity
3742        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w    !< index in input list for green fraction on wall
3743        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r    !< index in input list for green fraction on roof
3744        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1             !< index in input list for heat capacity at first wall layer
3745        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2             !< index in input list for heat capacity at second wall layer
3746        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3             !< index in input list for heat capacity at third wall layer
3747        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r           !< index in input list for LAI on roof
3748        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w           !< index in input list for LAI on wall
3749        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1             !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer
3750        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2             !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer
3751        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3             !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer
3752        INTEGER(iwp) ::  ind_trans           !< index in input list for window transmissivity
3753        INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac       !< index in input list for wall fraction
3754        INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac        !< index in input list for window fraction
3755        INTEGER(iwp) ::  ind_z0              !< index in input list for z0
3756        INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh            !< index in input list for z0h / z0q
3757        INTEGER(iwp) ::  j                   !< loop index y-dirction
3758        INTEGER(iwp) ::  k                   !< loop index z-dirction
3759        INTEGER(iwp) ::  l                   !< loop index surface orientation
3760        INTEGER(iwp) ::  m                   !< loop index surface element
3761        INTEGER(iwp) ::  st                  !< dummy 
3762
3763        REAL(wp)     ::  c, tin, twin
3764        REAL(wp)     ::  ground_floor_level_l         !< local height of ground floor level
3765        REAL(wp)     ::  z_agl                        !< height above ground
3766
3767!
3768!-- NOPOINTER version not implemented yet
3769#if defined( __nopointer )
3770    message_string = 'The urban surface module only runs with POINTER version'
3771    CALL message( 'urban_surface_mod', 'PA0452', 1, 2, 0, 6, 0 )
3772#endif
3773
3774        CALL cpu_log( log_point_s(78), 'usm_init', 'start' )
3775!--     surface forcing have to be disabled for LSF
3776!--     in case of enabled urban surface module
3777        IF ( large_scale_forcing )  THEN
3778            lsf_surf = .FALSE.
3779        ENDIF
3780
3781!
3782!--     Flag surface elements belonging to the ground floor level. Therefore,
3783!--     use terrain height array from file, if available. This flag is later used
3784!--     to control initialization of surface attributes.
3785        surf_usm_h%ground_level = .FALSE. 
3786        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3787           i = surf_usm_h%i(m)
3788           j = surf_usm_h%j(m)
3789           k = surf_usm_h%k(m)
3790!
3791!--        Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3792!--        use default value.
3793           ground_floor_level_l = ground_floor_level
3794           IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3795              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                    &
3796                   building_pars_f%fill )  &
3797                 ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)         
3798           ENDIF
3799!
3800!--        Determine height of surface element above ground level
3801           IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3802              z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j,i)
3803           ELSE
3804              z_agl = zw(k)
3805           ENDIF
3806!
3807!--        Set flag for ground level
3808           IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3809              surf_usm_h%ground_level(m) = .TRUE.
3810        ENDDO
3811
3812        DO  l = 0, 3
3813           surf_usm_v(l)%ground_level = .FALSE.
3814           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3815              i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
3816              j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
3817              k = surf_usm_v(l)%k(m)
3818!
3819!--           Get local ground level. If no ground level is given in input file,
3820!--           use default value.
3821              ground_floor_level_l = ground_floor_level
3822              IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3823                 IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                 &
3824                      building_pars_f%fill ) &
3825                    ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)
3826              ENDIF
3827!
3828!--           Determine height of surface element above ground level. Please
3829!--           note, height of surface element is determined with respect to
3830!--           its height of the adjoing atmospheric grid point.
3831              IF (  terrain_height_f%from_file )  THEN
3832                 z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j-surf_usm_v(l)%joff,    &
3833                                                      i-surf_usm_v(l)%ioff)
3834              ELSE
3835                 z_agl = zw(k)
3836              ENDIF
3837!
3838!--           Set flag for ground level
3839              IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                                &
3840                 surf_usm_v(l)%ground_level(m) = .TRUE.
3841
3842           ENDDO
3843        ENDDO
3844!
3845!--     Initialization of resistances.
3846        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3847           surf_usm_h%r_a(m)        = 50.0_wp
3848           surf_usm_h%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3849           surf_usm_h%r_a_window(m) = 50.0_wp
3850        ENDDO
3851        DO  l = 0, 3
3852           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3853              surf_usm_v(l)%r_a(m)        = 50.0_wp
3854              surf_usm_v(l)%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3855              surf_usm_v(l)%r_a_window(m) = 50.0_wp
3856           ENDDO
3857        ENDDO
3858!
3859!--     Initialize urban-type surface attribute. According to initialization in
3860!--     land-surface model, follow a 3-level approach.
3861!--     Level 1 - initialization via default attributes
3862        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3863!
3864!--        Now, all horizontal surfaces are roof surfaces (?)
3865           surf_usm_h%isroof_surf(m)   = .TRUE.
3866           surf_usm_h%surface_types(m) = roof_category         !< default category for root surface
3867!
3868!--        In order to distinguish between ground floor level and
3869!--        above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3870           ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3871                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3872           ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3873                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3874           ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3875                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3876           ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3877                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3878           ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3879                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3880           ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3881                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3882           ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3883                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3884           ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3885                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3886           ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3887                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3888           ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
3889                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3890           ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
3891                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3892           ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
3893                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3894           ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
3895                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3896           ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
3897                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3898           ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
3899                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3900           ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
3901                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3902           ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3903                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3904           ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3905                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3906!
3907!--        Store building type and its name on each surface element
3908           surf_usm_h%building_type(m)      = building_type
3909           surf_usm_h%building_type_name(m) = building_type_name(building_type)
3910!
3911!--        Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3912           surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
3913           surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3914           surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
3915           surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3916
3917           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3918           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3919           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3920           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3921           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3922           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3923           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3924           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3925           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3926           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3927           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3928           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3929           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3930           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3931           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3932           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)
3933           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
3934           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
3935           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
3936           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
3937           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3938           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
3939           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
3940           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
3941
3942           surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
3943           surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
3944!
3945!--        emissivity of wall-, green- and window fraction
3946           surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
3947           surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
3948           surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
3949
3950           surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
3951
3952           surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3953           surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3954           surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3955!
3956!--        albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
3957           surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type)  )
3958           surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
3959           surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type)   )
3960
3961           surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3962           surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3963           surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3964           surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3965           
3966           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3967           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3968           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3969           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3970           
3971           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
3972           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
3973           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
3974           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
3975
3976           surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
3977           surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type) 
3978           surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
3979           surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type) 
3980           surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
3981           surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type) 
3982
3983        ENDDO
3984
3985        DO  l = 0, 3
3986           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3987
3988              surf_usm_v(l)%surface_types(m) = wall_category         !< default category for root surface
3989!
3990!--           In order to distinguish between ground floor level and
3991!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3992              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3993                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3994              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3995                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3996              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3997                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3998              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3999                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4000              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4001                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4002              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4003                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4004              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4005                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4006              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4007                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4008              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4009                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4010              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4011                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4012              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4013                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4014              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4015                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4016              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4017                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4018              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4019                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4020              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4021                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4022              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4023                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4024              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4025                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4026              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4027                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4028!
4029!--           Store building type and its name on each surface element
4030              surf_usm_v(l)%building_type(m)      = building_type
4031              surf_usm_v(l)%building_type_name(m) = building_type_name(building_type)
4032!
4033!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4034              surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)   = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
4035              surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)  = building_pars(ind_green_frac_w,building_type) 
4036              surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)    = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
4037              surf_usm_v(l)%lai(m)                 = building_pars(ind_lai_w,building_type) 
4038
4039              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
4040              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
4041              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
4042              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
4043             
4044              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
4045              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
4046              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
4047              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
4048             
4049              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
4050              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
4051              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
4052              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
4053
4054              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4055              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4056              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
4057              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
4058             
4059              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4060              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4061              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
4062              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
4063
4064              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4065              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4066              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
4067              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
4068
4069              surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,building_type)   
4070              surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,building_type)   
4071!
4072!--           emissivity of wall-, green- and window fraction
4073              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
4074              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
4075              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
4076
4077              surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
4078
4079              surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
4080              surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
4081              surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
4082
4083              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type) )
4084              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
4085              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type) )
4086
4087              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
4088              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
4089              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
4090              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
4091             
4092              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
4093              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
4094              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
4095              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
4096
4097              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
4098              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
4099              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
4100              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
4101
4102              surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,building_type) 
4103              surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,building_type)
4104              surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,building_type) 
4105              surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,building_type)
4106              surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,building_type) 
4107              surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,building_type)
4108
4109           ENDDO
4110        ENDDO
4111!
4112!--     Level 2 - initialization via building type read from file
4113        IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4114           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4115              i = surf_usm_h%i(m)
4116              j = surf_usm_h%j(m)
4117!
4118!--           For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4119              st = building_type_f%var(j,i)
4120              IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4121
4122!
4123!--              In order to distinguish between ground floor level and
4124!--              above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4125                 ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4126                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4127                 ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4128                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4129                 ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4130                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4131                 ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4132                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4133                 ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4134                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4135                 ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4136                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4137                 ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4138                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4139                 ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4140                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4141                 ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4142                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4143                 ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4144                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4145                 ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4146                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4147                 ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4148                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4149                 ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4150                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4151                 ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4152                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4153                 ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4154                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4155                 ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,        ind_trans_agfl,        &
4156                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4157                 ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4158                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4159                 ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4160                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4161!
4162!--              Store building type and its name on each surface element
4163                 surf_usm_h%building_type(m)      = st
4164                 surf_usm_h%building_type_name(m) = building_type_name(st)
4165!
4166!--              Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4167                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4168                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4169                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st) 
4170                 surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4171
4172                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4173                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4174                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4175                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4176                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4177                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4178                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4179                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4180                 
4181                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4182                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4183                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4184                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4185                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4186                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4187                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4188                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4189               
4190                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4191                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4192                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4193                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)   
4194                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4195                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4196                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4197                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st)   
4198
4199                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4200                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4201!
4202!--              emissivity of wall-, green- and window fraction
4203                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4204                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4205                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4206
4207                 surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4208
4209                 surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4210                 surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4211                 surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4212!
4213!--              albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
4214                 surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4215                 surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4216                 surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4217
4218                 surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4219                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4220                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4221                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4222                 
4223                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4224                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4225                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4226                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4227
4228                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4229                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4230                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4231                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4232
4233                 surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4234                 surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st)
4235                 surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4236                 surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st)
4237                 surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4238                 surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st)
4239
4240              ENDIF
4241           ENDDO
4242
4243           DO  l = 0, 3
4244              DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
4245                 i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
4246                 j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
4247!
4248!--              For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4249
4250                 st = building_type_f%var(j,i)
4251                 IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4252
4253!
4254!--                 In order to distinguish between ground floor level and
4255!--                 above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4256                    ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4257                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4258                    ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4259                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4260                    ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4261                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4262                    ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4263                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4264                    ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4265                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4266                    ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4267                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4268                    ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4269                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4270                    ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4271                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4272                    ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4273                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4274                    ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4275                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4276                    ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4277                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4278                    ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4279                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4280                    ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4281                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4282                    ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4283                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4284                    ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4285                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4286                    ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4287                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4288                    ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4289                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4290                    ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4291                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4292!
4293!--                 Store building type and its name on each surface element
4294                    surf_usm_v(l)%building_type(m)      = st
4295                    surf_usm_v(l)%building_type_name(m) = building_type_name(st)
4296!
4297!--                 Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4298                    surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4299                    surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_w,st) 
4300                    surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st)   
4301                    surf_usm_v(l)%lai(m)                = building_pars(ind_lai_w,st) 
4302
4303                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4304                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4305                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4306                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4307                   
4308                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4309                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4310                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4311                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4312                   
4313                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4314                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4315                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4316                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4317
4318                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4319                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4320                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4321                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4322                   
4323                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4324                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4325                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4326                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4327                   
4328                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4329                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4330                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4331                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4332
4333                    surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(12,st)   
4334                    surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(13,st)   
4335!
4336!--                 emissivity of wall-, green- and window fraction
4337                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4338                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4339                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4340
4341                    surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4342
4343                    surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4344                    surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4345                    surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4346
4347                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4348                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4349                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4350
4351                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4352                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4353                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4354                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4355                   
4356                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4357                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4358                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4359                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4360                   
4361                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4362                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4363                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4364                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4365
4366                    surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(45,st) 
4367                    surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(46,st) 
4368                    surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(45,st) 
4369                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(46,st) 
4370                    surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(45,st) 
4371                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(46,st) 
4372
4373
4374                 ENDIF
4375              ENDDO
4376           ENDDO
4377        ENDIF
4378       
4379!
4380!--     Level 3 - initialization via building_pars read from file
4381        IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
4382           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4383              i = surf_usm_h%i(m)
4384              j = surf_usm_h%j(m)
4385
4386!
4387!--           In order to distinguish between ground floor level and
4388!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4389              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4390                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4391              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4392                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4393              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4394                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4395              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4396                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4397              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4398                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4399              ind_lai