source: palm/trunk/SOURCE/urban_surface_mod.f90 @ 4051

Last change on this file since 4051 was 4051, checked in by suehring, 2 years ago

changes from last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 557.4 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 2015-2019 Czech Technical University in Prague
18! Copyright 2015-2019 Institute of Computer Science of the
19!                     Czech Academy of Sciences, Prague
20! Copyright 1997-2019 Leibniz Universitaet Hannover
21!------------------------------------------------------------------------------!
22!
23! Current revisions:
24! ------------------
25!
26!
27! Former revisions:
28! -----------------
29! $Id: urban_surface_mod.f90 4051 2019-06-24 13:58:30Z suehring $
30! Remove work-around for green surface fraction on buildings
31! (do not set it zero)
32!
33! 4050 2019-06-24 13:57:27Z suehring
34! In order to avoid confusion with global control parameter, rename the
35! USM-internal flag spinup into during_spinup.
36!
37! 3987 2019-05-22 09:52:13Z kanani
38! Introduce alternative switch for debug output during timestepping
39!
40! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
41! Removed qsws_eb. Bugfix in calculation of qsws.
42!
43! 3933 2019-04-25 12:33:20Z kanani
44! Remove allocation of pt_2m, this is done in surface_mod now (surfaces%pt_2m)
45!
46! 3921 2019-04-18 14:21:10Z suehring
47! Undo accidentally commented initialization 
48!
49! 3918 2019-04-18 13:33:11Z suehring
50! Set green fraction to zero also at vertical surfaces
51!
52! 3914 2019-04-17 16:02:02Z suehring
53! In order to obtain correct surface temperature during spinup set window
54! fraction to zero (only during spinup) instead of just disabling
55! time-integration of window-surface temperature.
56!
57! 3901 2019-04-16 16:17:02Z suehring
58! Workaround - set green fraction to zero ( green-heat model crashes ).
59!
60! 3896 2019-04-15 10:10:17Z suehring
61!
62!
63! 3896 2019-04-15 10:10:17Z suehring
64! Bugfix, wrong index used for accessing building_pars from PIDS
65!
66! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
67! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
68! of additional debug messages
69!
70! 3882 2019-04-10 11:08:06Z suehring
71! Avoid different type kinds
72! Move definition of building-surface properties from declaration block
73! to an extra routine
74!
75! 3881 2019-04-10 09:31:22Z suehring
76! Revise determination of local ground-floor level height.
77! Make level 3 initalization conform with Palm-input-data standard
78! Move output of albedo and emissivity to radiation module
79!
80! 3832 2019-03-28 13:16:58Z raasch
81! instrumented with openmp directives
82!
83! 3824 2019-03-27 15:56:16Z pavelkrc
84! Remove unused imports
85!
86!
87! 3814 2019-03-26 08:40:31Z pavelkrc
88! unused subroutine commented out
89!
90! 3769 2019-02-28 10:16:49Z moh.hefny
91! removed unused variables
92!
93! 3767 2019-02-27 08:18:02Z raasch
94! unused variables removed from rrd-subroutines parameter list
95!
96! 3748 2019-02-18 10:38:31Z suehring
97! Revise conversion of waste-heat flux (do not divide by air density, will
98! be done in diffusion_s)
99!
100! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
101! - Remove internal flag indoor_model (is a global control parameter)
102! - add waste heat from buildings to the kinmatic heat flux
103! - consider waste heat in restart data
104! - remove unused USE statements
105!
106! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
107! fixed surface heat capacity in the building parameters
108! convert the file back to unix format
109!
110! 3730 2019-02-11 11:26:47Z moh.hefny
111! Formatting and clean-up (rvtils)
112!
113! 3710 2019-01-30 18:11:19Z suehring
114! Check if building type is set within a valid range.
115!
116! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
117! make nzb_wall public, required for virtual-measurements
118!
119! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
120! Some interface calls moved to module_interface + cleanup
121!
122! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
123! Implementation of the PALM module interface
124!
125! 3636 2018-12-19 13:48:34Z raasch
126! nopointer option removed
127!
128! 3614 2018-12-10 07:05:46Z raasch
129! unused variables removed
130!
131! 3607 2018-12-07 11:56:58Z suehring
132! Output of radiation-related quantities migrated to radiation_model_mod.
133!
134! 3597 2018-12-04 08:40:18Z maronga
135! Fixed calculation method of near surface air potential temperature at 10 cm
136! and moved to surface_layer_fluxes. Removed unnecessary _eb strings.
137!
138! 3524 2018-11-14 13:36:44Z raasch
139! bugfix concerning allocation of t_surf_wall_v
140!
141! 3502 2018-11-07 14:45:23Z suehring
142! Disable initialization of building roofs with ground-floor-level properties,
143! since this causes strong oscillations of surface temperature during the
144! spinup.
145!
146! 3469 2018-10-30 20:05:07Z kanani
147! Add missing PUBLIC variables for new indoor model
148!
149! 3449 2018-10-29 19:36:56Z suehring
150! Bugfix: Fix average arrays allocations in usm_3d_data_averaging (J.Resler)
151! Bugfix: Fix reading wall temperatures (J.Resler)
152! Bugfix: Fix treating of outputs for wall temperature and sky view factors (J.Resler)
153!
154!
155! 3435 2018-10-26 18:25:44Z gronemeier
156! Bugfix: allocate gamma_w_green_sat until nzt_wall+1
157!
158! 3418 2018-10-24 16:07:39Z kanani
159! (rvtils, srissman)
160! -Updated building databse, two green roof types (ind_green_type_roof)
161! -Latent heat flux for green walls and roofs, new output of latent heatflux
162!  and soil water content of green roof substrate
163! -t_surf changed to t_surf_wall
164! -Added namelist parameter usm_wall_mod for lower wall tendency
165!  of first two wall layers during spinup
166! -Window calculations deactivated during spinup
167!
168! 3382 2018-10-19 13:10:32Z knoop
169! Bugix: made array declaration Fortran Standard conform
170!
171! 3378 2018-10-19 12:34:59Z kanani
172! merge from radiation branch (r3362) into trunk
173! (moh.hefny):
174! - check the requested output variables if they are correct
175! - added unscheduled_radiation_calls switch to control force_radiation_call
176! - minor formate changes
177!
178! 3371 2018-10-18 13:40:12Z knoop
179! Set flag indicating that albedo at urban surfaces is already initialized
180!
181! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
182! Enable USM initialization with default building parameters in case no static
183! input file exist.
184!
185! 3343 2018-10-15 10:38:52Z suehring
186! Add output variables usm_rad_pc_inlw, usm_rad_pc_insw*
187!
188! 3274 2018-09-24 15:42:55Z knoop
189! Modularization of all bulk cloud physics code components
190!
191! 3248 2018-09-14 09:42:06Z sward
192! Minor formating changes
193!
194! 3246 2018-09-13 15:14:50Z sward
195! Added error handling for input namelist via parin_fail_message
196!
197! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
198! unused variables removed
199!
200! 3223 2018-08-30 13:48:17Z suehring
201! Bugfix for commit 3222
202!
203! 3222 2018-08-30 13:35:35Z suehring
204! Introduction of surface array for type and its name
205!
206! 3203 2018-08-23 10:48:36Z suehring
207! Revise bulk parameter for emissivity at ground-floor level
208!
209! 3196 2018-08-13 12:26:14Z maronga
210! Added maximum aerodynamic resistance of 300 for horiztonal surfaces.
211!
212! 3176 2018-07-26 17:12:48Z suehring
213! Bugfix, update virtual potential surface temparture, else heat fluxes on
214! roofs might become unphysical
215!
216! 3152 2018-07-19 13:26:52Z suehring
217! Initialize q_surface, which might be used in surface_layer_fluxes
218!
219! 3151 2018-07-19 08:45:38Z raasch
220! remaining preprocessor define strings __check removed
221!
222! 3136 2018-07-16 14:48:21Z suehring
223! Limit also roughness length for heat and moisture where necessary
224!
225! 3123 2018-07-12 16:21:53Z suehring
226! Correct working precision for INTEGER number
227!
228! 3115 2018-07-10 12:49:26Z suehring
229! Additional building type to represent bridges
230!
231! 3091 2018-06-28 16:20:35Z suehring
232! - Limit aerodynamic resistance at vertical walls.
233! - Add check for local roughness length not exceeding surface-layer height and
234!   limit roughness length where necessary.
235!
236! 3065 2018-06-12 07:03:02Z Giersch
237! Unused array dxdir was removed, dz was replaced by dzu to consider vertical
238! grid stretching
239!
240! 3049 2018-05-29 13:52:36Z Giersch
241! Error messages revised
242!
243! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
244! Error message added
245!
246! 3029 2018-05-23 12:19:17Z raasch
247! bugfix: close unit 151 instead of 90
248!
249! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
250! Added pc_transpiration_rate
251!
252! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
253! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications.
254! (moh.hefny):
255! Extended exn for all model domain height to avoid the need to get nzut.
256!
257! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
258! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
259! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
260!
261! 2943 2018-04-03 16:17:10Z suehring
262! Calculate exner function at all height levels and remove some un-used
263! variables.
264!
265! 2932 2018-03-26 09:39:22Z maronga
266! renamed urban_surface_par to urban_surface_parameters
267!
268! 2921 2018-03-22 15:05:23Z Giersch
269! The activation of spinup has been moved to parin
270!
271! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
272! Remove unused pcbl, npcbl from ONLY list
273! moh.hefny:
274! Fixed bugs introduced by new structures and by moving radiation interaction
275! into radiation_model_mod.f90.
276! Bugfix: usm data output 3D didn't respect directions
277!
278! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
279! Local variable ids has to be initialized with a value of -1 in
280! usm_3d_data_averaging
281!
282! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
283! Calculations of the index range of the subdomain on file which overlaps with
284! the current subdomain are already done in read_restart_data_mod,
285! usm_read/write_restart_data have been renamed to usm_r/wrd_local, variable
286! named found has been introduced for checking if restart data was found,
287! reading of restart strings has been moved completely to
288! read_restart_data_mod, usm_rrd_local is already inside the overlap loop
289! programmed in read_restart_data_mod, SAVE attribute added where necessary,
290! deallocation and allocation of some arrays have been changed to take care of
291! different restart files that can be opened (index i), the marker *** end usm
292! *** is not necessary anymore, strings and their respective lengths are
293! written out and read now in case of restart runs to get rid of prescribed
294! character lengths
295!
296! 2805 2018-02-14 17:00:09Z suehring
297! Initialization of resistances.
298!
299! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
300! Comment concerning output of ground-heat flux added.
301!
302! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
303! Removed redundant commas, added some blanks
304!
305! 2765 2018-01-22 11:34:58Z maronga
306! Major bugfix in calculation of f_shf. Adjustment of roughness lengths in
307! building_pars
308!
309! 2750 2018-01-15 16:26:51Z knoop
310! Move flag plant canopy to modules
311!
312! 2737 2018-01-11 14:58:11Z kanani
313! Removed unused variables t_surf_whole...
314!
315! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
316! resistances are saved in surface attributes
317!
318! 2723 2018-01-05 09:27:03Z maronga
319! Bugfix for spinups (end_time was increased twice in case of LSM + USM runs)
320!
321! 2720 2018-01-02 16:27:15Z kanani
322! Correction of comment
323!
324! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
325! Corrected "Former revisions" section
326!
327! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
328! Changes from last commit documented
329!
330! 2703 2017-12-15 20:12:38Z maronga
331! Workaround for calculation of r_a
332!
333! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
334! - Change in file header (GPL part)
335! - Bugfix in calculation of pt_surface and related fluxes. (BM)
336! - Do not write surface temperatures onto pt array as this might cause
337!   problems with nesting. (MS)
338! - Revised calculation of pt1 (now done in surface_layer_fluxes).
339!   Bugfix, f_shf_window and f_shf_green were not set at vertical surface
340!   elements. (MS)
341! - merged with branch ebsolver
342!   green building surfaces do not evaporate yet
343!   properties of green wall layers and window layers are taken from wall layers
344!   this input data is missing. (RvT)
345! - Merged with branch radiation (developed by Mohamed Salim)
346! - Revised initialization. (MS)
347! - Rename emiss_surf into emissivity, roughness_wall into z0, albedo_surf into
348!   albedo. (MS)
349! - Move first call of usm_radiatin from usm_init to init_3d_model
350! - fixed problem with near surface temperature
351! - added near surface temperature pt_10cm_h(m), pt_10cm_v(l)%t(m)
352! - does not work with temp profile including stability, ol
353!   pt_10cm = pt1 now
354! - merged with 2357 bugfix, error message for nopointer version
355! - added indoor model coupling with wall heat flux
356! - added green substrate/ dry vegetation layer for buildings
357! - merged with 2232 new surface-type structure
358! - added transmissivity of window tiles
359! - added MOSAIK tile approach for 3 different surfaces (RvT)
360!
361! 2583 2017-10-26 13:58:38Z knoop
362! Bugfix: reverted MPI_Win_allocate_cptr introduction in last commit
363!
364! 2582 2017-10-26 13:19:46Z hellstea
365! Workaround for gnufortran compiler added in usm_calc_svf. CALL MPI_Win_allocate is
366! replaced by CALL MPI_Win_allocate_cptr if defined ( __gnufortran ).
367!
368! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
369! Date and time quantities are now read from date_and_time_mod. Solar constant is
370! read from radiation_model_mod
371!
372! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
373! Remove tabs
374!
375! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
376! upper bounds of 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
377! no output of ghost layer data
378!
379! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
380! Bugfix and error message for nopointer version.
381! Additional "! defined(__nopointer)" as workaround to enable compilation of
382! nopointer version.
383!
384! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
385! Get topography top index via Function call
386!
387! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
388! Bugfix: adjust output of shf. Added support for spinups
389!
390! 2287 2017-06-15 16:46:30Z suehring
391! Bugfix in determination topography-top index
392!
393! 2269 2017-06-09 11:57:32Z suehring
394! Enable restart runs with different number of PEs
395! Bugfixes nopointer branch
396!
397! 2258 2017-06-08 07:55:13Z suehring
398! Bugfix, add pre-preprocessor directives to enable non-parrallel mode
399!
400! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
401!
402! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
403! Adjustments according to new surface-type structure. Remove usm_wall_heat_flux;
404! insteat, heat fluxes are directly applied in diffusion_s.
405!
406! 2213 2017-04-24 15:10:35Z kanani
407! Removal of output quantities usm_lad and usm_canopy_hr
408!
409! 2209 2017-04-19 09:34:46Z kanani
410! cpp switch __mpi3 removed,
411! minor formatting,
412! small bugfix for division by zero (Krc)
413!
414! 2113 2017-01-12 13:40:46Z kanani
415! cpp switch __mpi3 added for MPI-3 standard code (Ketelsen)
416!
417! 2071 2016-11-17 11:22:14Z maronga
418! Small bugfix (Resler)
419!
420! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
421! renamed variable rho to rho_ocean
422!
423! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
424! Bugfixes in deallocation of array plantt and reading of csf/csfsurf,
425! optimization of MPI-RMA operations,
426! declaration of pcbl as integer,
427! renamed usm_radnet -> usm_rad_net, usm_canopy_khf -> usm_canopy_hr,
428! splitted arrays svf -> svf & csf, svfsurf -> svfsurf & csfsurf,
429! use of new control parameter varnamelength,
430! added output variables usm_rad_ressw, usm_rad_reslw,
431! minor formatting changes,
432! minor optimizations.
433!
434! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
435! Major reformatting according to PALM coding standard (comments, blanks,
436! alphabetical ordering, etc.),
437! removed debug_prints,
438! removed auxiliary SUBROUTINE get_usm_info, instead, USM flag urban_surface is
439! defined in MODULE control_parameters (modules.f90) to avoid circular
440! dependencies,
441! renamed canopy_heat_flux to pc_heating_rate, as meaning of quantity changed.
442!
443! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
444! Initial revision
445!
446!
447! Description:
448! ------------
449! 2016/6/9 - Initial version of the USM (Urban Surface Model)
450!            authors: Jaroslav Resler, Pavel Krc
451!                     (Czech Technical University in Prague and Institute of
452!                      Computer Science of the Czech Academy of Sciences, Prague)
453!            with contributions: Michal Belda, Nina Benesova, Ondrej Vlcek
454!            partly inspired by PALM LSM (B. Maronga)
455!            parameterizations of Ra checked with TUF3D (E. S. Krayenhoff)
456!> Module for Urban Surface Model (USM)
457!> The module includes:
458!>    1. radiation model with direct/diffuse radiation, shading, reflections
459!>       and integration with plant canopy
460!>    2. wall and wall surface model
461!>    3. surface layer energy balance
462!>    4. anthropogenic heat (only from transportation so far)
463!>    5. necessary auxiliary subroutines (reading inputs, writing outputs,
464!>       restart simulations, ...)
465!> It also make use of standard radiation and integrates it into
466!> urban surface model.
467!>
468!> Further work:
469!> -------------
470!> 1. Remove global arrays surfouts, surfoutl and only keep track of radiosity
471!>    from surfaces that are visible from local surfaces (i.e. there is a SVF
472!>    where target is local). To do that, radiosity will be exchanged after each
473!>    reflection step using MPI_Alltoall instead of current MPI_Allgather.
474!>
475!> 2. Temporarily large values of surface heat flux can be observed, up to
476!>    1.2 Km/s, which seem to be not realistic.
477!>
478!> @todo Output of _av variables in case of restarts
479!> @todo Revise flux conversion in energy-balance solver
480!> @todo Check optimizations for RMA operations
481!> @todo Alternatives for MPI_WIN_ALLOCATE? (causes problems with openmpi)
482!> @todo Check for load imbalances in CPU measures, e.g. for exchange_horiz_prog
483!>       factor 3 between min and max time
484!> @todo Check divisions in wtend (etc.) calculations for possible division
485!>       by zero, e.g. in case fraq(0,m) + fraq(1,m) = 0?!
486!> @todo Use unit 90 for OPEN/CLOSE of input files (FK)
487!> @todo Move plant canopy stuff into plant canopy code
488!------------------------------------------------------------------------------!
489 MODULE urban_surface_mod
490
491    USE arrays_3d,                                                             &
492        ONLY:  hyp, zu, pt, p, u, v, w, tend, exner, hyrho, prr, q, ql, vpt
493
494    USE calc_mean_profile_mod,                                                 &
495        ONLY:  calc_mean_profile
496
497    USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
498        ONLY:  c_p, g, kappa, pi, r_d, rho_l, l_v, sigma_sb
499
500    USE control_parameters,                                                    &
501        ONLY:  coupling_start_time, topography,                                &
502               debug_output, debug_output_timestep, debug_string,              &
503               dt_3d, humidity, indoor_model,                                  &
504               intermediate_timestep_count, initializing_actions,              &
505               intermediate_timestep_count_max, simulated_time, end_time,      &
506               timestep_scheme, tsc, coupling_char, io_blocks, io_group,       &
507               message_string, time_since_reference_point, surface_pressure,   &
508               pt_surface, large_scale_forcing, lsf_surf,                      &
509               spinup_pt_mean, spinup_time, time_do3d, dt_do3d,                &
510               average_count_3d, varnamelength, urban_surface, dz
511
512    USE bulk_cloud_model_mod,                                                  &
513        ONLY: bulk_cloud_model, precipitation
514               
515    USE cpulog,                                                                &
516        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
517
518    USE date_and_time_mod,                                                     &
519        ONLY:  time_utc_init
520
521    USE grid_variables,                                                        &
522        ONLY:  dx, dy, ddx, ddy, ddx2, ddy2
523
524    USE indices,                                                               &
525        ONLY:  nx, ny, nnx, nny, nnz, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys,    &
526               nysg, nzb, nzt, nbgp, wall_flags_0
527
528    USE, INTRINSIC :: iso_c_binding
529
530    USE kinds
531             
532    USE pegrid
533       
534    USE radiation_model_mod,                                                   &
535        ONLY:  albedo_type, radiation_interaction,                             &
536               radiation, rad_sw_in, rad_lw_in, rad_sw_out, rad_lw_out,        &
537               force_radiation_call, iup_u, inorth_u, isouth_u, ieast_u,       &
538               iwest_u, iup_l, inorth_l, isouth_l, ieast_l, iwest_l, id,       &
539               iz, iy, ix,  nsurf, idsvf, ndsvf,                               &
540               idcsf, ndcsf, kdcsf, pct,                                       &
541               nz_urban_b, nz_urban_t, unscheduled_radiation_calls
542
543    USE statistics,                                                            &
544        ONLY:  hom, statistic_regions
545
546    USE surface_mod,                                                           &
547        ONLY:  get_topography_top_index_ji, get_topography_top_index,          &
548               ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h,           &
549               surf_usm_v, surface_restore_elements
550
551
552    IMPLICIT NONE
553
554!
555!-- USM model constants
556
557    REAL(wp), PARAMETER ::                     &
558              b_ch               = 6.04_wp,    &  !< Clapp & Hornberger exponent
559              lambda_h_green_dry = 0.19_wp,    &  !< heat conductivity for dry soil   
560              lambda_h_green_sm  = 3.44_wp,    &  !< heat conductivity of the soil matrix
561              lambda_h_water     = 0.57_wp,    &  !< heat conductivity of water
562              psi_sat            = -0.388_wp,  &  !< soil matrix potential at saturation
563              rho_c_soil         = 2.19E6_wp,  &  !< volumetric heat capacity of soil
564              rho_c_water        = 4.20E6_wp      !< volumetric heat capacity of water
565!               m_max_depth        = 0.0002_wp     ! Maximum capacity of the water reservoir (m)
566
567!
568!-- Soil parameters I           alpha_vg,      l_vg_green,    n_vg, gamma_w_green_sat
569    REAL(wp), DIMENSION(0:3,1:7), PARAMETER :: soil_pars = RESHAPE( (/     &
570                                 3.83_wp,  1.250_wp, 1.38_wp,  6.94E-6_wp, &  !< soil 1
571                                 3.14_wp, -2.342_wp, 1.28_wp,  1.16E-6_wp, &  !< soil 2
572                                 0.83_wp, -0.588_wp, 1.25_wp,  0.26E-6_wp, &  !< soil 3
573                                 3.67_wp, -1.977_wp, 1.10_wp,  2.87E-6_wp, &  !< soil 4
574                                 2.65_wp,  2.500_wp, 1.10_wp,  1.74E-6_wp, &  !< soil 5
575                                 1.30_wp,  0.400_wp, 1.20_wp,  0.93E-6_wp, &  !< soil 6
576                                 0.00_wp,  0.00_wp,  0.00_wp,  0.57E-6_wp  &  !< soil 7
577                                 /), (/ 4, 7 /) )
578
579!
580!-- Soil parameters II              swc_sat,     fc,   wilt,    swc_res 
581    REAL(wp), DIMENSION(0:3,1:7), PARAMETER :: m_soil_pars = RESHAPE( (/ &
582                                 0.403_wp, 0.244_wp, 0.059_wp, 0.025_wp, &  !< soil 1
583                                 0.439_wp, 0.347_wp, 0.151_wp, 0.010_wp, &  !< soil 2
584                                 0.430_wp, 0.383_wp, 0.133_wp, 0.010_wp, &  !< soil 3
585                                 0.520_wp, 0.448_wp, 0.279_wp, 0.010_wp, &  !< soil 4
586                                 0.614_wp, 0.541_wp, 0.335_wp, 0.010_wp, &  !< soil 5
587                                 0.766_wp, 0.663_wp, 0.267_wp, 0.010_wp, &  !< soil 6
588                                 0.472_wp, 0.323_wp, 0.171_wp, 0.000_wp  &  !< soil 7
589                                 /), (/ 4, 7 /) )
590!
591!-- value 9999999.9_wp -> generic available or user-defined value must be set
592!-- otherwise -> no generic variable and user setting is optional
593    REAL(wp) :: alpha_vangenuchten = 9999999.9_wp,      &  !< NAMELIST alpha_vg
594                field_capacity = 9999999.9_wp,          &  !< NAMELIST fc
595                hydraulic_conductivity = 9999999.9_wp,  &  !< NAMELIST gamma_w_green_sat
596                l_vangenuchten = 9999999.9_wp,          &  !< NAMELIST l_vg
597                n_vangenuchten = 9999999.9_wp,          &  !< NAMELIST n_vg
598                residual_moisture = 9999999.9_wp,       &  !< NAMELIST m_res
599                saturation_moisture = 9999999.9_wp,     &  !< NAMELIST m_sat
600                wilting_point = 9999999.9_wp               !< NAMELIST m_wilt
601   
602!
603!-- configuration parameters (they can be setup in PALM config)
604    LOGICAL ::  usm_material_model = .TRUE.        !< flag parameter indicating wheather the  model of heat in materials is used
605    LOGICAL ::  usm_anthropogenic_heat = .FALSE.   !< flag parameter indicating wheather the anthropogenic heat sources
606                                                   !< (e.g.transportation) are used
607    LOGICAL ::  force_radiation_call_l = .FALSE.   !< flag parameter for unscheduled radiation model calls
608    LOGICAL ::  read_wall_temp_3d = .FALSE.
609    LOGICAL ::  usm_wall_mod = .FALSE.             !< reduces conductivity of the first 2 wall layers by factor 0.1
610
611
612    INTEGER(iwp) ::  building_type = 1               !< default building type (preleminary setting)
613    INTEGER(iwp) ::  land_category = 2               !< default category for land surface
614    INTEGER(iwp) ::  wall_category = 2               !< default category for wall surface over pedestrian zone
615    INTEGER(iwp) ::  pedestrian_category = 2         !< default category for wall surface in pedestrian zone
616    INTEGER(iwp) ::  roof_category = 2               !< default category for root surface
617    REAL(wp)     ::  roughness_concrete = 0.001_wp   !< roughness length of average concrete surface
618!
619!-- Indices of input attributes in building_pars for (above) ground floor level
620    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall_agfl     = 38   !< index in input list for albedo_type of wall above ground floor level
621    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall_gfl      = 66   !< index in input list for albedo_type of wall ground floor level
622    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall_r        = 101  !< index in input list for albedo_type of wall roof
623    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green_agfl    = 39   !< index in input list for albedo_type of green above ground floor level
624    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green_gfl     = 78   !< index in input list for albedo_type of green ground floor level
625    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green_r       = 117  !< index in input list for albedo_type of green roof
626    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win_agfl      = 40   !< index in input list for albedo_type of window fraction above ground floor level
627    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win_gfl       = 77   !< index in input list for albedo_type of window fraction ground floor level
628    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win_r         = 115  !< index in input list for albedo_type of window fraction roof
629    INTEGER(iwp) ::  ind_c_surface         = 45   !< index in input list for heat capacity wall surface
630    INTEGER(iwp) ::  ind_c_surface_green   = 48   !< index in input list for heat capacity green surface
631    INTEGER(iwp) ::  ind_c_surface_win     = 47   !< index in input list for heat capacity window surface
632    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_agfl    = 14   !< index in input list for wall emissivity, above ground floor level
633    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_gfl     = 32   !< index in input list for wall emissivity, ground floor level
634    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_r       = 100  !< index in input list for wall emissivity, roof
635    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_agfl   = 15   !< index in input list for green emissivity, above ground floor level
636    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_gfl    = 34   !< index in input list for green emissivity, ground floor level
637    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_r      = 116  !< index in input list for green emissivity, roof
638    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_agfl     = 16   !< index in input list for window emissivity, above ground floor level
639    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_gfl      = 33   !< index in input list for window emissivity, ground floor level
640    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_r        = 113  !< index in input list for window emissivity, roof
641    INTEGER(iwp) ::  ind_gflh              = 20   !< index in input list for ground floor level height
642    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_agfl = 2    !< index in input list for green fraction on wall, above ground floor level
643    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_gfl  = 23   !< index in input list for green fraction on wall, ground floor level
644    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_agfl = 3    !< index in input list for green fraction on roof, above ground floor level
645    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_gfl  = 24   !< index in input list for green fraction on roof, ground floor level
646    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_agfl          = 6    !< index in input list for heat capacity at first wall layer,
647                                                  !< above ground floor level
648    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_gfl           = 26   !< index in input list for heat capacity at first wall layer, ground floor level
649    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_wall_r        = 94   !< index in input list for heat capacity at first wall layer, roof
650    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_win_agfl      = 83   !< index in input list for heat capacity at first window layer,
651                                                  !< above ground floor level
652    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_win_gfl       = 71   !< index in input list for heat capacity at first window layer,
653                                                  !< ground floor level
654    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_win_r         = 107  !< index in input list for heat capacity at first window layer, roof
655    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_agfl          = 7    !< index in input list for heat capacity at second wall layer,
656                                                  !< above ground floor level
657    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_gfl           = 27   !< index in input list for heat capacity at second wall layer, ground floor level
658    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_wall_r        = 95   !< index in input list for heat capacity at second wall layer, roof
659    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_win_agfl      = 84   !< index in input list for heat capacity at second window layer,
660                                                  !< above ground floor level
661    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_win_gfl       = 72   !< index in input list for heat capacity at second window layer,
662                                                  !< ground floor level
663    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_win_r         = 108  !< index in input list for heat capacity at second window layer, roof
664    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_agfl          = 8    !< index in input list for heat capacity at third wall layer,
665                                                  !< above ground floor level
666    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_gfl           = 28   !< index in input list for heat capacity at third wall layer, ground floor level
667    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_wall_r        = 96   !< index in input list for heat capacity at third wall layer, roof
668    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_win_agfl      = 85   !< index in input list for heat capacity at third window layer,
669                                                  !< above ground floor level
670    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_win_gfl       = 73   !< index in input list for heat capacity at third window layer,
671                                                  !< ground floor level
672    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_win_r         = 109  !< index in input list for heat capacity at third window layer, roof
673    INTEGER(iwp) ::  ind_indoor_target_temp_summer = 12
674    INTEGER(iwp) ::  ind_indoor_target_temp_winter = 13
675    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_agfl        = 4    !< index in input list for LAI on roof, above ground floor level
676    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_gfl         = 4  !< index in input list for LAI on roof, ground floor level
677    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_agfl        = 5    !< index in input list for LAI on wall, above ground floor level
678    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_gfl         = 25   !< index in input list for LAI on wall, ground floor level
679    INTEGER(iwp) ::  ind_lambda_surf       = 46   !< index in input list for thermal conductivity of wall surface
680    INTEGER(iwp) ::  ind_lambda_surf_green = 50   !< index in input list for thermal conductivity of green surface
681    INTEGER(iwp) ::  ind_lambda_surf_win   = 49   !< index in input list for thermal conductivity of window surface
682    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_agfl          = 9    !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer,
683                                                  !< above ground floor level
684    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_gfl           = 29   !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer,
685                                                  !< ground floor level
686    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_wall_r        = 97   !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, roof
687    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_win_agfl      = 86   !< index in input list for thermal conductivity at first window layer,
688                                                  !< above ground floor level
689    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_win_gfl       = 74   !< index in input list for thermal conductivity at first window layer,
690                                                  !< ground floor level
691    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_win_r         = 110  !< index in input list for thermal conductivity at first window layer, roof
692    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_agfl          = 10   !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer,
693                                                  !< above ground floor level
694    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_gfl           = 30   !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer,
695                                                  !< ground floor level
696    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_wall_r        = 98   !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, roof
697    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_win_agfl      = 87   !< index in input list for thermal conductivity at second window layer,
698                                                  !< above ground floor level
699    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_win_gfl       = 75   !< index in input list for thermal conductivity at second window layer,
700                                                  !< ground floor level
701    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_win_r         = 111  !< index in input list for thermal conductivity at second window layer,
702                                                  !< ground floor level
703    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_agfl          = 11   !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer,
704                                                  !< above ground floor level
705    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_gfl           = 31   !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer,
706                                                  !< ground floor level
707    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_wall_r        = 99   !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, roof
708    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_win_agfl      = 88   !< index in input list for thermal conductivity at third window layer,
709                                                  !< above ground floor level
710    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_win_gfl       = 76   !< index in input list for thermal conductivity at third window layer,
711                                                  !< ground floor level
712    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_win_r         = 112  !< index in input list for thermal conductivity at third window layer, roof
713    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_agfl      = 41   !< index for wall layer thickness - 1st layer above ground floor level
714    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_gfl       = 62   !< index for wall layer thickness - 1st layer ground floor level
715    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_wall_r    = 90   !< index for wall layer thickness - 1st layer roof
716    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_win_agfl  = 79   !< index for window layer thickness - 1st layer above ground floor level
717    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_win_gfl   = 67   !< index for window layer thickness - 1st layer ground floor level
718    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_win_r     = 103  !< index for window layer thickness - 1st layer roof
719    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_agfl      = 42   !< index for wall layer thickness - 2nd layer above ground floor level
720    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_gfl       = 63   !< index for wall layer thickness - 2nd layer ground floor level
721    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_wall_r    = 91   !< index for wall layer thickness - 2nd layer roof
722    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_win_agfl  = 80   !< index for window layer thickness - 2nd layer above ground floor level
723    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_win_gfl   = 68   !< index for window layer thickness - 2nd layer ground floor level
724    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_win_r     = 104  !< index for window layer thickness - 2nd layer roof
725    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_agfl      = 43   !< index for wall layer thickness - 3rd layer above ground floor level
726    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_gfl       = 64   !< index for wall layer thickness - 3rd layer ground floor level
727    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_wall_r    = 92   !< index for wall layer thickness - 3rd layer roof
728    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_win_agfl  = 81   !< index for window layer thickness - 3rd layer above ground floor level
729    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_win_gfl   = 69   !< index for window layer thickness - 3rd layer ground floor level 
730    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_win_r     = 105  !< index for window layer thickness - 3rd layer roof
731    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_agfl      = 44   !< index for wall layer thickness - 4th layer above ground floor level
732    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_gfl       = 65   !< index for wall layer thickness - 4th layer ground floor level
733    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_wall_r    = 93   !< index for wall layer thickness - 4st layer roof
734    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_win_agfl  = 82   !< index for window layer thickness - 4th layer above ground floor level
735    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_win_gfl   = 70   !< index for window layer thickness - 4th layer ground floor level
736    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_win_r     = 106  !< index for window layer thickness - 4th layer roof
737    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_agfl        = 17   !< index in input list for window transmissivity, above ground floor level
738    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_gfl         = 35   !< index in input list for window transmissivity, ground floor level
739    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_r           = 114  !< index in input list for window transmissivity, roof
740    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_agfl    = 0    !< index in input list for wall fraction, above ground floor level
741    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_gfl     = 21   !< index in input list for wall fraction, ground floor level
742    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_r       = 89   !< index in input list for wall fraction, roof
743    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_agfl     = 1    !< index in input list for window fraction, above ground floor level
744    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_gfl      = 22   !< index in input list for window fraction, ground floor level
745    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_r        = 102  !< index in input list for window fraction, roof
746    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_agfl           = 18   !< index in input list for z0, above ground floor level
747    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_gfl            = 36   !< index in input list for z0, ground floor level
748    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_agfl         = 19   !< index in input list for z0h / z0q, above ground floor level
749    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_gfl          = 37   !< index in input list for z0h / z0q, ground floor level
750    INTEGER(iwp) ::  ind_green_type_roof   = 118  !< index in input list for type of green roof
751
752
753    REAL(wp)  ::  roof_height_limit = 4.0_wp         !< height for distinguish between land surfaces and roofs
754    REAL(wp)  ::  ground_floor_level = 4.0_wp        !< default ground floor level
755
756
757    CHARACTER(37), DIMENSION(0:7), PARAMETER :: building_type_name = (/     &
758                                   'user-defined                         ', &  !< type 0
759                                   'residential - 1950                   ', &  !< type  1
760                                   'residential 1951 - 2000              ', &  !< type  2
761                                   'residential 2001 -                   ', &  !< type  3
762                                   'office - 1950                        ', &  !< type  4
763                                   'office 1951 - 2000                   ', &  !< type  5
764                                   'office 2001 -                        ', &  !< type  6
765                                   'bridges                              '  &  !< type  7
766                                                                     /)
767
768
769!
770!-- Building facade/wall/green/window properties (partly according to PIDS).
771!-- Initialization of building_pars is outsourced to usm_init_pars. This is
772!-- needed because of the huge number of attributes given in building_pars
773!-- (>700), while intel and gfortran compiler have hard limit of continuation
774!-- lines of 511.
775    REAL(wp), DIMENSION(0:133,1:7) ::  building_pars
776!
777!-- Type for surface temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
778    TYPE t_surf_vertical
779       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE         :: t
780    END TYPE t_surf_vertical
781!
782!-- Type for wall temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
783    TYPE t_wall_vertical
784       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE       :: t
785    END TYPE t_wall_vertical
786
787    TYPE surf_type_usm
788       REAL(wp), DIMENSION(:),   ALLOCATABLE ::  var_usm_1d  !< 1D prognostic variable
789       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_usm_2d  !< 2D prognostic variable
790    END TYPE surf_type_usm
791   
792    TYPE(surf_type_usm), POINTER  ::  m_liq_usm_h,        &  !< liquid water reservoir (m), horizontal surface elements
793                                      m_liq_usm_h_p          !< progn. liquid water reservoir (m), horizontal surface elements
794
795    TYPE(surf_type_usm), TARGET   ::  m_liq_usm_h_1,      &  !<
796                                      m_liq_usm_h_2          !<
797
798    TYPE(surf_type_usm), DIMENSION(:), POINTER  ::        &
799                                      m_liq_usm_v,        &  !< liquid water reservoir (m), vertical surface elements
800                                      m_liq_usm_v_p          !< progn. liquid water reservoir (m), vertical surface elements
801
802    TYPE(surf_type_usm), DIMENSION(0:3), TARGET   ::      &
803                                      m_liq_usm_v_1,      &  !<
804                                      m_liq_usm_v_2          !<
805
806    TYPE(surf_type_usm), TARGET ::  tm_liq_usm_h_m      !< liquid water reservoir tendency (m), horizontal surface elements
807    TYPE(surf_type_usm), DIMENSION(0:3), TARGET ::  tm_liq_usm_v_m      !< liquid water reservoir tendency (m),
808                                                                        !< vertical surface elements
809
810!
811!-- anthropogenic heat sources
812    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE        ::  aheat             !< daily average of anthropogenic heat (W/m2)
813    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  aheatprof         !< diurnal profiles of anthropogenic heat
814                                                                         !< for particular layers
815    INTEGER(iwp)                                   ::  naheatlayers = 1  !< number of layers of anthropogenic heat
816
817!
818!-- wall surface model
819!-- wall surface model constants
820    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzb_wall = 0       !< inner side of the wall model (to be switched)
821    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzt_wall = 3       !< outer side of the wall model (to be switched)
822    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzw = 4            !< number of wall layers (fixed for now)
823
824    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default        = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
825    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.25_wp,   0.5_wp,    0.75_wp,  1.0_wp /)
826    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green  = (/0.25_wp,   0.5_wp,    0.75_wp,  1.0_wp /)
827                                                                         !< normalized soil, wall and roof, window and
828                                                                         !<green layer depths (m/m)
829
830    REAL(wp)                                       :: wall_inner_temperature   = 295.0_wp    !< temperature of the inner wall
831                                                                                             !< surface (~22 degrees C) (K)
832    REAL(wp)                                       :: roof_inner_temperature   = 295.0_wp    !< temperature of the inner roof
833                                                                                             !< surface (~22 degrees C) (K)
834    REAL(wp)                                       :: soil_inner_temperature   = 288.0_wp    !< temperature of the deep soil
835                                                                                             !< (~15 degrees C) (K)
836    REAL(wp)                                       :: window_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner window
837                                                                                             !< surface (~22 degrees C) (K)
838
839    REAL(wp)                                       :: m_total = 0.0_wp  !< weighted total water content of the soil (m3/m3)
840    INTEGER(iwp)                                   :: soil_type
841
842!
843!-- surface and material model variables for walls, ground, roofs
844    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn                !< normalized wall layer depths (m)
845    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_window         !< normalized window layer depths (m)
846    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_green          !< normalized green layer depths (m)
847
848    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_wall_h
849    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_wall_h_p
850    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h
851    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h_p
852    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h
853    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h_p
854
855    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_wall_h_1
856    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_wall_h_2
857    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_1
858    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_2
859    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_1
860    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_2
861
862    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_wall_v
863    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_wall_v_p
864    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_window_v
865    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_window_v_p
866    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_green_v
867    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_green_v_p
868
869    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_wall_v_1
870    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_wall_v_2
871    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_1
872    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_2
873    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_1
874    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_2
875
876!
877!-- Energy balance variables
878!-- parameters of the land, roof and wall surfaces
879
880    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_wall_h, t_wall_h_p
881    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_1, t_wall_h_2
882    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_window_h, t_window_h_p
883    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_1, t_window_h_2
884    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_green_h, t_green_h_p
885    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_1, t_green_h_2
886    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: swc_h, rootfr_h, wilt_h, fc_h, swc_sat_h, swc_h_p, swc_res_h
887    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: swc_h_1, rootfr_h_1, &
888                                                        wilt_h_1, fc_h_1, swc_sat_h_1, swc_h_2, swc_res_h_1
889   
890
891    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_wall_v, t_wall_v_p
892    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_1, t_wall_v_2
893    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_window_v, t_window_v_p
894    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_1, t_window_v_2
895    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_green_v, t_green_v_p
896    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_1, t_green_v_2
897    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: swc_v, swc_v_p
898    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: swc_v_1, swc_v_2
899
900!
901!-- Surface and material parameters classes (surface_type)
902!-- albedo, emissivity, lambda_surf, roughness, thickness, volumetric heat capacity, thermal conductivity
903    INTEGER(iwp)                                   :: n_surface_types       !< number of the wall type categories
904    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: n_surface_params = 9  !< number of parameters for each type of the wall
905    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ialbedo  = 1          !< albedo of the surface
906    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iemiss   = 2          !< emissivity of the surface
907    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdas = 3          !< heat conductivity lambda S between surface
908                                                                            !< and material ( W m-2 K-1 )
909    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irough   = 4          !< roughness length z0 for movements
910    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iroughh  = 5          !< roughness length z0h for scalars
911                                                                            !< (heat, humidity,...)
912    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: icsurf   = 6          !< Surface skin layer heat capacity (J m-2 K-1 )
913    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ithick   = 7          !< thickness of the surface (wall, roof, land)  ( m )
914    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irhoC    = 8          !< volumetric heat capacity rho*C of
915                                                                            !< the material ( J m-3 K-1 )
916    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdah = 9          !< thermal conductivity lambda H
917                                                                            !< of the wall (W m-1 K-1 )
918    CHARACTER(12), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       :: surface_type_names    !< names of wall types (used only for reports)
919    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE        :: surface_type_codes    !< codes of wall types
920    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: surface_params        !< parameters of wall types
921
922!
923!-- interfaces of subroutines accessed from outside of this module
924    INTERFACE usm_3d_data_averaging
925       MODULE PROCEDURE usm_3d_data_averaging
926    END INTERFACE usm_3d_data_averaging
927
928    INTERFACE usm_boundary_condition
929       MODULE PROCEDURE usm_boundary_condition
930    END INTERFACE usm_boundary_condition
931
932    INTERFACE usm_check_data_output
933       MODULE PROCEDURE usm_check_data_output
934    END INTERFACE usm_check_data_output
935   
936    INTERFACE usm_check_parameters
937       MODULE PROCEDURE usm_check_parameters
938    END INTERFACE usm_check_parameters
939   
940    INTERFACE usm_data_output_3d
941       MODULE PROCEDURE usm_data_output_3d
942    END INTERFACE usm_data_output_3d
943   
944    INTERFACE usm_define_netcdf_grid
945       MODULE PROCEDURE usm_define_netcdf_grid
946    END INTERFACE usm_define_netcdf_grid
947
948    INTERFACE usm_init
949       MODULE PROCEDURE usm_init
950    END INTERFACE usm_init
951
952    INTERFACE usm_init_arrays
953       MODULE PROCEDURE usm_init_arrays
954    END INTERFACE usm_init_arrays
955
956    INTERFACE usm_material_heat_model
957       MODULE PROCEDURE usm_material_heat_model
958    END INTERFACE usm_material_heat_model
959   
960    INTERFACE usm_green_heat_model
961       MODULE PROCEDURE usm_green_heat_model
962    END INTERFACE usm_green_heat_model
963   
964    INTERFACE usm_parin
965       MODULE PROCEDURE usm_parin
966    END INTERFACE usm_parin
967
968    INTERFACE usm_rrd_local
969       MODULE PROCEDURE usm_rrd_local
970    END INTERFACE usm_rrd_local
971
972    INTERFACE usm_surface_energy_balance
973       MODULE PROCEDURE usm_surface_energy_balance
974    END INTERFACE usm_surface_energy_balance
975   
976    INTERFACE usm_swap_timelevel
977       MODULE PROCEDURE usm_swap_timelevel
978    END INTERFACE usm_swap_timelevel
979       
980    INTERFACE usm_wrd_local
981       MODULE PROCEDURE usm_wrd_local
982    END INTERFACE usm_wrd_local
983
984   
985    SAVE
986
987    PRIVATE 
988
989!
990!-- Public functions
991    PUBLIC usm_boundary_condition, usm_check_parameters, usm_init,               &
992           usm_rrd_local,                                                        & 
993           usm_surface_energy_balance, usm_material_heat_model,                  &
994           usm_swap_timelevel, usm_check_data_output, usm_3d_data_averaging,     &
995           usm_data_output_3d, usm_define_netcdf_grid, usm_parin,                &
996           usm_wrd_local, usm_init_arrays
997
998!
999!-- Public parameters, constants and initial values
1000    PUBLIC usm_anthropogenic_heat, usm_material_model, usm_wall_mod, &
1001           usm_green_heat_model, building_pars,                      &
1002           nzb_wall, nzt_wall, t_wall_h, t_wall_v,                   &
1003           t_window_h, t_window_v, building_type
1004
1005
1006
1007 CONTAINS
1008
1009!------------------------------------------------------------------------------!
1010! Description:
1011! ------------
1012!> This subroutine creates the necessary indices of the urban surfaces
1013!> and plant canopy and it allocates the needed arrays for USM
1014!------------------------------------------------------------------------------!
1015    SUBROUTINE usm_init_arrays
1016   
1017        IMPLICIT NONE
1018       
1019        INTEGER(iwp) ::  l
1020
1021        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init_arrays', 'start' )
1022
1023!
1024!--     Allocate radiation arrays which are part of the new data type.
1025!--     For horizontal surfaces.
1026        ALLOCATE ( surf_usm_h%surfhf(1:surf_usm_h%ns)    )
1027        ALLOCATE ( surf_usm_h%rad_net_l(1:surf_usm_h%ns) )
1028!
1029!--     For vertical surfaces
1030        DO  l = 0, 3
1031           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%surfhf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1032           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rad_net_l(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1033        ENDDO
1034
1035!
1036!--     Wall surface model
1037!--     allocate arrays for wall surface model and define pointers
1038!--     allocate array of wall types and wall parameters
1039        ALLOCATE ( surf_usm_h%surface_types(1:surf_usm_h%ns)      )
1040        ALLOCATE ( surf_usm_h%building_type(1:surf_usm_h%ns)      )
1041        ALLOCATE ( surf_usm_h%building_type_name(1:surf_usm_h%ns) )
1042        surf_usm_h%building_type      = 0
1043        surf_usm_h%building_type_name = 'none'
1044        DO  l = 0, 3
1045           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%surface_types(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1046           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%building_type(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1047           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%building_type_name(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1048           surf_usm_v(l)%building_type      = 0
1049           surf_usm_v(l)%building_type_name = 'none'
1050        ENDDO
1051!
1052!--     Allocate albedo_type and albedo. Each surface element
1053!--     has 3 values, 0: wall fraction, 1: green fraction, 2: window fraction.
1054        ALLOCATE ( surf_usm_h%albedo_type(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
1055        ALLOCATE ( surf_usm_h%albedo(0:2,1:surf_usm_h%ns)      )
1056        surf_usm_h%albedo_type = albedo_type
1057        DO  l = 0, 3
1058           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%albedo_type(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1059           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%albedo(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1060           surf_usm_v(l)%albedo_type = albedo_type
1061        ENDDO       
1062
1063!
1064!--     Allocate indoor target temperature for summer and winter
1065        ALLOCATE ( surf_usm_h%target_temp_summer(1:surf_usm_h%ns) )
1066        ALLOCATE ( surf_usm_h%target_temp_winter(1:surf_usm_h%ns) )
1067        DO  l = 0, 3
1068           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%target_temp_summer(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1069           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%target_temp_winter(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1070        ENDDO
1071!
1072!--     In case the indoor model is applied, allocate memory for waste heat
1073!--     and indoor temperature.
1074        IF ( indoor_model )  THEN
1075           ALLOCATE ( surf_usm_h%waste_heat(1:surf_usm_h%ns) )
1076           surf_usm_h%waste_heat = 0.0_wp
1077           DO  l = 0, 3
1078              ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%waste_heat(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1079              surf_usm_v(l)%waste_heat = 0.0_wp
1080           ENDDO
1081        ENDIF
1082!
1083!--     Allocate flag indicating ground floor level surface elements
1084        ALLOCATE ( surf_usm_h%ground_level(1:surf_usm_h%ns) ) 
1085        DO  l = 0, 3
1086           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ground_level(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1087        ENDDO   
1088!
1089!--      Allocate arrays for relative surface fraction.
1090!--      0 - wall fraction, 1 - green fraction, 2 - window fraction
1091         ALLOCATE ( surf_usm_h%frac(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
1092         surf_usm_h%frac = 0.0_wp
1093         DO  l = 0, 3
1094            ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%frac(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1095            surf_usm_v(l)%frac = 0.0_wp
1096         ENDDO
1097
1098!
1099!--     wall and roof surface parameters. First for horizontal surfaces
1100        ALLOCATE ( surf_usm_h%isroof_surf(1:surf_usm_h%ns)        )
1101        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf(1:surf_usm_h%ns)        )
1102        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_window(1:surf_usm_h%ns) )
1103        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_green(1:surf_usm_h%ns)  )
1104        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface(1:surf_usm_h%ns)          )
1105        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_window(1:surf_usm_h%ns)   )
1106        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_green(1:surf_usm_h%ns)    )
1107        ALLOCATE ( surf_usm_h%transmissivity(1:surf_usm_h%ns)     )
1108        ALLOCATE ( surf_usm_h%lai(1:surf_usm_h%ns)                )
1109        ALLOCATE ( surf_usm_h%emissivity(0:2,1:surf_usm_h%ns)     )
1110        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a(1:surf_usm_h%ns)                )
1111        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_green(1:surf_usm_h%ns)          )
1112        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_window(1:surf_usm_h%ns)         )
1113        ALLOCATE ( surf_usm_h%green_type_roof(1:surf_usm_h%ns)    )
1114        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_s(1:surf_usm_h%ns)                )
1115       
1116!
1117!--     For vertical surfaces.
1118        DO  l = 0, 3
1119           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf(1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1120           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface(1:surf_usm_v(l)%ns)          )
1121           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1122           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_window(1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1123           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1124           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_green(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1125           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%transmissivity(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1126           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lai(1:surf_usm_v(l)%ns)                )
1127           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%emissivity(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1128           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a(1:surf_usm_v(l)%ns)                )
1129           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_green(1:surf_usm_v(l)%ns)          )
1130           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_window(1:surf_usm_v(l)%ns)         )           
1131           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_s(1:surf_usm_v(l)%ns)                )
1132        ENDDO
1133
1134!       
1135!--     allocate wall and roof material parameters. First for horizontal surfaces
1136        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_wall(1:surf_usm_h%ns)                    )
1137        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_window(1:surf_usm_h%ns)                  )
1138        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_green(1:surf_usm_h%ns)                   )
1139        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1140        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)      )
1141        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1142        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
1143        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1144        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)     )
1145
1146        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_total_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
1147        ALLOCATE ( surf_usm_h%n_vg_green(1:surf_usm_h%ns)                             )
1148        ALLOCATE ( surf_usm_h%alpha_vg_green(1:surf_usm_h%ns)                         )
1149        ALLOCATE ( surf_usm_h%l_vg_green(1:surf_usm_h%ns)                             )
1150        ALLOCATE ( surf_usm_h%gamma_w_green_sat(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1151        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_w_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
1152        ALLOCATE ( surf_usm_h%gamma_w_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1153        ALLOCATE ( surf_usm_h%tswc_h_m(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)             )
1154
1155!
1156!--     For vertical surfaces.
1157        DO  l = 0, 3
1158           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_wall(1:surf_usm_v(l)%ns)                    )
1159           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_window(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
1160           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_green(1:surf_usm_v(l)%ns)                   )
1161           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1162           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1163           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1164           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1165           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1166           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1167        ENDDO
1168
1169!
1170!--     allocate green wall and roof vegetation and soil parameters. First horizontal surfaces
1171        ALLOCATE ( surf_usm_h%g_d(1:surf_usm_h%ns)              )
1172        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_liq(1:surf_usm_h%ns)            )
1173        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_liq(1:surf_usm_h%ns)         )
1174        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_veg(1:surf_usm_h%ns)         )
1175        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_canopy(1:surf_usm_h%ns)         )
1176        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_canopy_min(1:surf_usm_h%ns)     )
1177        ALLOCATE ( surf_usm_h%pt_10cm(1:surf_usm_h%ns)          ) 
1178
1179!
1180!--     For vertical surfaces.
1181        DO  l = 0, 3
1182          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%g_d(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1183          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_liq(1:surf_usm_v(l)%ns)            )
1184          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_liq(1:surf_usm_v(l)%ns)         )
1185          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_veg(1:surf_usm_v(l)%ns)         )
1186          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_canopy(1:surf_usm_v(l)%ns)         )
1187          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_canopy_min(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1188          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%pt_10cm(1:surf_usm_v(l)%ns)          )
1189        ENDDO
1190
1191!
1192!--     allocate wall and roof layers sizes. For horizontal surfaces.
1193        ALLOCATE ( zwn(nzb_wall:nzt_wall)                                        )
1194        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)       )
1195        ALLOCATE ( zwn_window(nzb_wall:nzt_wall)                                 )
1196        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1197        ALLOCATE ( zwn_green(nzb_wall:nzt_wall)                                  )
1198        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
1199        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
1200        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
1201        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
1202        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)              )
1203        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
1204        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1205        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1206        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
1207        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1208        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
1209        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1210        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1211
1212!
1213!--     For vertical surfaces.
1214        DO  l = 0, 3
1215           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1216           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1217           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1218           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1219           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1220           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1221           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1222           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1223           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1224           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1225           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1226           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1227           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1228           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1229           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1230        ENDDO
1231
1232!
1233!--     allocate wall and roof temperature arrays, for horizontal walls
1234!
1235!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1236!--     might be already allocated.
1237        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_wall_h_1 ) )                              &
1238           ALLOCATE ( t_surf_wall_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1239        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_wall_h_2 ) )                              &
1240           ALLOCATE ( t_surf_wall_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1241        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_1 ) )                                   &           
1242           ALLOCATE ( t_wall_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1243        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_2 ) )                                   &           
1244           ALLOCATE ( t_wall_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1245        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_1 ) )                            &
1246           ALLOCATE ( t_surf_window_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1247        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_2 ) )                            &
1248           ALLOCATE ( t_surf_window_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1249        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_1 ) )                                 &           
1250           ALLOCATE ( t_window_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1251        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_2 ) )                                 &           
1252           ALLOCATE ( t_window_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1253        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_1 ) )                             &
1254           ALLOCATE ( t_surf_green_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1255        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_2 ) )                             &
1256           ALLOCATE ( t_surf_green_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1257        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_1 ) )                                  &           
1258           ALLOCATE ( t_green_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1259        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_2 ) )                                  &           
1260           ALLOCATE ( t_green_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1261        IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_h_1 ) )                                      &           
1262           ALLOCATE ( swc_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1263        IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_sat_h_1 ) )                                  &           
1264           ALLOCATE ( swc_sat_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1265        IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_res_h_1 ) )                                  &           
1266           ALLOCATE ( swc_res_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1267        IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_h_2 ) )                                      &           
1268           ALLOCATE ( swc_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1269        IF ( .NOT. ALLOCATED( rootfr_h_1 ) )                                   &           
1270           ALLOCATE ( rootfr_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1271        IF ( .NOT. ALLOCATED( wilt_h_1 ) )                                     &           
1272           ALLOCATE ( wilt_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1273        IF ( .NOT. ALLOCATED( fc_h_1 ) )                                       &           
1274           ALLOCATE ( fc_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1275
1276        IF ( .NOT. ALLOCATED( m_liq_usm_h_1%var_usm_1d ) )                     &
1277           ALLOCATE ( m_liq_usm_h_1%var_usm_1d(1:surf_usm_h%ns) )
1278        IF ( .NOT. ALLOCATED( m_liq_usm_h_2%var_usm_1d ) )                     &
1279           ALLOCATE ( m_liq_usm_h_2%var_usm_1d(1:surf_usm_h%ns) )
1280           
1281!           
1282!--     initial assignment of the pointers
1283        t_wall_h    => t_wall_h_1;   t_wall_h_p   => t_wall_h_2
1284        t_window_h  => t_window_h_1; t_window_h_p => t_window_h_2
1285        t_green_h   => t_green_h_1;  t_green_h_p  => t_green_h_2
1286        t_surf_wall_h   => t_surf_wall_h_1;   t_surf_wall_h_p   => t_surf_wall_h_2           
1287        t_surf_window_h => t_surf_window_h_1; t_surf_window_h_p => t_surf_window_h_2 
1288        t_surf_green_h  => t_surf_green_h_1;  t_surf_green_h_p  => t_surf_green_h_2           
1289        m_liq_usm_h     => m_liq_usm_h_1;     m_liq_usm_h_p     => m_liq_usm_h_2
1290        swc_h     => swc_h_1; swc_h_p => swc_h_2
1291        swc_sat_h => swc_sat_h_1
1292        swc_res_h => swc_res_h_1
1293        rootfr_h  => rootfr_h_1
1294        wilt_h    => wilt_h_1
1295        fc_h      => fc_h_1
1296
1297!
1298!--     allocate wall and roof temperature arrays, for vertical walls if required
1299!
1300!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1301!--     might be already allocated.
1302        DO  l = 0, 3
1303           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_wall_v_1(l)%t ) )                      &
1304              ALLOCATE ( t_surf_wall_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1305           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_wall_v_2(l)%t ) )                      &
1306              ALLOCATE ( t_surf_wall_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1307           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_1(l)%t ) )                           &           
1308              ALLOCATE ( t_wall_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1309           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_2(l)%t ) )                           &           
1310              ALLOCATE ( t_wall_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1311           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_1(l)%t ) )                    &
1312              ALLOCATE ( t_surf_window_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1313           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_2(l)%t ) )                    &
1314              ALLOCATE ( t_surf_window_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1315           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_1(l)%t ) )                         &           
1316              ALLOCATE ( t_window_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1317           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_2(l)%t ) )                         &           
1318              ALLOCATE ( t_window_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1319           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_1(l)%t ) )                     &
1320              ALLOCATE ( t_surf_green_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1321           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_2(l)%t ) )                     &
1322              ALLOCATE ( t_surf_green_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1323           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_1(l)%t ) )                          &           
1324              ALLOCATE ( t_green_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1325           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_2(l)%t ) )                          &           
1326              ALLOCATE ( t_green_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1327           IF ( .NOT. ALLOCATED( m_liq_usm_v_1(l)%var_usm_1d ) )               &
1328              ALLOCATE ( m_liq_usm_v_1(l)%var_usm_1d(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1329           IF ( .NOT. ALLOCATED( m_liq_usm_v_2(l)%var_usm_1d ) )               &
1330              ALLOCATE ( m_liq_usm_v_2(l)%var_usm_1d(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1331           IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_v_1(l)%t ) )                              &           
1332              ALLOCATE ( swc_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1333           IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_v_2(l)%t ) )                              &           
1334              ALLOCATE ( swc_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1335        ENDDO
1336!
1337!--     initial assignment of the pointers
1338        t_wall_v        => t_wall_v_1;        t_wall_v_p        => t_wall_v_2
1339        t_surf_wall_v   => t_surf_wall_v_1;   t_surf_wall_v_p   => t_surf_wall_v_2
1340        t_window_v      => t_window_v_1;      t_window_v_p      => t_window_v_2
1341        t_green_v       => t_green_v_1;       t_green_v_p       => t_green_v_2
1342        t_surf_window_v => t_surf_window_v_1; t_surf_window_v_p => t_surf_window_v_2
1343        t_surf_green_v  => t_surf_green_v_1;  t_surf_green_v_p  => t_surf_green_v_2
1344        m_liq_usm_v     => m_liq_usm_v_1;     m_liq_usm_v_p     => m_liq_usm_v_2
1345        swc_v           => swc_v_1;           swc_v_p           => swc_v_2
1346
1347!
1348!--     Allocate intermediate timestep arrays. For horizontal surfaces.
1349        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_wall_m(1:surf_usm_h%ns)               )
1350        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)   )
1351        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_window_m(1:surf_usm_h%ns)             )
1352        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1353        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1354        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_green_m(1:surf_usm_h%ns)              )
1355
1356!
1357!--    Allocate intermediate timestep arrays
1358!--    Horizontal surfaces
1359       ALLOCATE ( tm_liq_usm_h_m%var_usm_1d(1:surf_usm_h%ns)                   )
1360!
1361!--    Horizontal surfaces
1362       DO  l = 0, 3
1363          ALLOCATE ( tm_liq_usm_v_m(l)%var_usm_1d(1:surf_usm_v(l)%ns)          )
1364       ENDDO
1365       
1366!
1367!--     Set inital values for prognostic quantities
1368        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_wall_m )   )  surf_usm_h%tt_surface_wall_m   = 0.0_wp
1369        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_wall_m )           )  surf_usm_h%tt_wall_m           = 0.0_wp
1370        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1371        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_window_m    )      )  surf_usm_h%tt_window_m         = 0.0_wp
1372        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_green_m    )       )  surf_usm_h%tt_green_m          = 0.0_wp
1373        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_green_m )  )  surf_usm_h%tt_surface_green_m  = 0.0_wp
1374!
1375!--     Now, for vertical surfaces
1376        DO  l = 0, 3
1377           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_wall_m(1:surf_usm_v(l)%ns)               )
1378           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1379           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_wall_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_wall_m = 0.0_wp
1380           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_wall_m    ) )  surf_usm_v(l)%tt_wall_m    = 0.0_wp
1381           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
1382           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1383           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1384           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_window_m  ) )  surf_usm_v(l)%tt_window_m    = 0.0_wp
1385           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1386           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m = 0.0_wp
1387           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1388           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_green_m   ) )  surf_usm_v(l)%tt_green_m    = 0.0_wp
1389        ENDDO
1390!
1391!--     allocate wall heat flux output array and set initial values. For horizontal surfaces
1392!        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf(1:surf_usm_h%ns)    )  !can be removed
1393        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1394        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1395        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1396        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green(1:surf_usm_h%ns) )
1397        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1398        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1399        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf    ) )  surf_usm_h%wshf    = 0.0_wp
1400        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf_eb ) )  surf_usm_h%wshf_eb = 0.0_wp
1401        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb ) )  surf_usm_h%wghf_eb = 0.0_wp
1402        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_window ) )  surf_usm_h%wghf_eb_window = 0.0_wp
1403        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_green ) )  surf_usm_h%wghf_eb_green = 0.0_wp
1404        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb ) )  surf_usm_h%iwghf_eb = 0.0_wp
1405        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_h%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1406!
1407!--     Now, for vertical surfaces
1408        DO  l = 0, 3
1409!           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )    ! can be removed
1410           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1411           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1412           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1413           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1414           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1415           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1416           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf    ) )  surf_usm_v(l)%wshf    = 0.0_wp
1417           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wshf_eb = 0.0_wp
1418           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb = 0.0_wp
1419           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_window = 0.0_wp
1420           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_green = 0.0_wp
1421           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb = 0.0_wp
1422           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1423        ENDDO
1424
1425        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init_arrays', 'end' )
1426       
1427    END SUBROUTINE usm_init_arrays
1428
1429
1430!------------------------------------------------------------------------------!
1431! Description:
1432! ------------
1433!> Sum up and time-average urban surface output quantities as well as allocate
1434!> the array necessary for storing the average.
1435!------------------------------------------------------------------------------!
1436    SUBROUTINE usm_3d_data_averaging( mode, variable )
1437
1438        IMPLICIT NONE
1439
1440        CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1441        CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) :: variable
1442 
1443        INTEGER(iwp)                                       :: i, j, k, l, m, ids, idsint, iwl, istat  !< runnin indices
1444        CHARACTER(LEN=varnamelength)                       :: var                                     !< trimmed variable
1445        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5                                  !< number of directions
1446        CHARACTER(LEN=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
1447        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint = (/ iup_u, isouth_u, inorth_u, iwest_u, ieast_u /)
1448
1449        IF ( variable(1:4) == 'usm_' )  THEN  ! is such a check really rquired?
1450
1451!
1452!--     find the real name of the variable
1453        ids = -1
1454        l = -1
1455        var = TRIM(variable)
1456        DO i = 0, nd-1
1457            k = len(TRIM(var))
1458            j = len(TRIM(dirname(i)))
1459            IF ( TRIM(var(k-j+1:k)) == TRIM(dirname(i)) )  THEN
1460                ids = i
1461                idsint = dirint(ids)
1462                var = var(:k-j)
1463                EXIT
1464            ENDIF
1465        ENDDO
1466        l = idsint - 2  ! horisontal direction index - terible hack !
1467        IF ( l < 0 .OR. l > 3 ) THEN
1468           l = -1
1469        END IF
1470        IF ( ids == -1 )  THEN
1471            var = TRIM(variable)
1472        ENDIF
1473        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
1474!
1475!--          wall layers
1476            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1477            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1478                var = var(1:10)
1479            ELSE
1480!
1481!--             wrong wall layer index
1482                RETURN
1483            ENDIF
1484        ENDIF
1485        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
1486!
1487!--          wall layers
1488            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1489            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1490                var = var(1:12)
1491            ELSE
1492!
1493!--             wrong window layer index
1494                RETURN
1495            ENDIF
1496        ENDIF
1497        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
1498!
1499!--          wall layers
1500            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1501            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1502                var = var(1:11)
1503            ELSE
1504!
1505!--             wrong green layer index
1506                RETURN
1507            ENDIF
1508        ENDIF
1509        IF ( var(1:8) == 'usm_swc_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 9 )  THEN
1510!
1511!--          swc layers
1512            READ(var(9:9), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1513            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1514                var = var(1:7)
1515            ELSE
1516!
1517!--             wrong swc layer index
1518                RETURN
1519            ENDIF
1520        ENDIF
1521
1522        IF ( mode == 'allocate' )  THEN
1523           
1524           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1525
1526                CASE ( 'usm_wshf' )
1527!
1528!--                 array of sensible heat flux from surfaces
1529!--                 land surfaces
1530                    IF ( l == -1 ) THEN
1531                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wshf_eb_av) )  THEN
1532                          ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1533                          surf_usm_h%wshf_eb_av = 0.0_wp
1534                       ENDIF
1535                    ELSE
1536                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wshf_eb_av) )  THEN
1537                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1538                           surf_usm_v(l)%wshf_eb_av = 0.0_wp
1539                       ENDIF
1540                    ENDIF
1541                   
1542                CASE ( 'usm_qsws' )
1543!
1544!--                 array of latent heat flux from surfaces
1545!--                 land surfaces
1546                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%qsws_av) )  THEN
1547                        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_av(1:surf_usm_h%ns) )
1548                        surf_usm_h%qsws_av = 0.0_wp
1549                    ELSE
1550                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%qsws_av) )  THEN
1551                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1552                           surf_usm_v(l)%qsws_av = 0.0_wp
1553                       ENDIF
1554                    ENDIF
1555                   
1556                CASE ( 'usm_qsws_veg' )
1557!
1558!--                 array of latent heat flux from vegetation surfaces
1559!--                 land surfaces
1560                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%qsws_veg_av) )  THEN
1561                        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_veg_av(1:surf_usm_h%ns) )
1562                        surf_usm_h%qsws_veg_av = 0.0_wp
1563                    ELSE
1564                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%qsws_veg_av) )  THEN
1565                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1566                           surf_usm_v(l)%qsws_veg_av = 0.0_wp
1567                       ENDIF
1568                    ENDIF
1569                   
1570                CASE ( 'usm_qsws_liq' )
1571!
1572!--                 array of latent heat flux from surfaces with liquid
1573!--                 land surfaces
1574                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%qsws_liq_av) )  THEN
1575                        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_liq_av(1:surf_usm_h%ns) )
1576                        surf_usm_h%qsws_liq_av = 0.0_wp
1577                    ELSE
1578                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%qsws_liq_av) )  THEN
1579                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1580                           surf_usm_v(l)%qsws_liq_av = 0.0_wp
1581                       ENDIF
1582                    ENDIF
1583!
1584!--             Please note, the following output quantities belongs to the
1585!--             individual tile fractions - ground heat flux at wall-, window-,
1586!--             and green fraction. Aggregated ground-heat flux is treated
1587!--             accordingly in average_3d_data, sum_up_3d_data, etc..
1588                CASE ( 'usm_wghf' )
1589!
1590!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1591                    IF ( l == -1 ) THEN
1592                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_av) )  THEN
1593                           ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1594                           surf_usm_h%wghf_eb_av = 0.0_wp
1595                       ENDIF
1596                    ELSE
1597                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_av) )  THEN
1598                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1599                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_av = 0.0_wp
1600                       ENDIF
1601                    ENDIF
1602
1603                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1604!
1605!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1606                    IF ( l == -1 ) THEN
1607                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_window_av) )  THEN
1608                           ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1609                           surf_usm_h%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1610                       ENDIF
1611                    ELSE
1612                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av) )  THEN
1613                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1614                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1615                       ENDIF
1616                    ENDIF
1617
1618                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1619!
1620!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1621                    IF ( l == -1 ) THEN
1622                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_green_av) )  THEN
1623                           ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1624                           surf_usm_h%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1625                       ENDIF
1626                    ELSE
1627                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av) )  THEN
1628                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1629                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1630                       ENDIF
1631                    ENDIF
1632
1633                CASE ( 'usm_iwghf' )
1634!
1635!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1636                    IF ( l == -1 ) THEN
1637                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_av) )  THEN
1638                           ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1639                           surf_usm_h%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1640                       ENDIF
1641                    ELSE
1642                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av) )  THEN
1643                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1644                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1645                       ENDIF
1646                    ENDIF
1647
1648                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1649!
1650!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1651                    IF ( l == -1 ) THEN
1652                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1653                           ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1654                           surf_usm_h%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1655                       ENDIF
1656                    ELSE
1657                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1658                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1659                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1660                       ENDIF
1661                    ENDIF
1662
1663                CASE ( 'usm_t_surf_wall' )
1664!
1665!--                 surface temperature for surfaces
1666                    IF ( l == -1 ) THEN
1667                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_wall_av) )  THEN
1668                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_surf_wall_av(1:surf_usm_h%ns) )
1669                           surf_usm_h%t_surf_wall_av = 0.0_wp
1670                       ENDIF
1671                    ELSE
1672                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av) )  THEN
1673                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1674                           surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av = 0.0_wp
1675                       ENDIF
1676                    ENDIF
1677
1678                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1679!
1680!--                 surface temperature for window surfaces
1681                    IF ( l == -1 ) THEN
1682                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_window_av) )  THEN
1683                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_surf_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1684                           surf_usm_h%t_surf_window_av = 0.0_wp
1685                       ENDIF
1686                    ELSE
1687                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_window_av) )  THEN
1688                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1689                           surf_usm_v(l)%t_surf_window_av = 0.0_wp
1690                       ENDIF
1691                    ENDIF
1692                   
1693                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1694!
1695!--                 surface temperature for green surfaces
1696                    IF ( l == -1 ) THEN
1697                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_green_av) )  THEN
1698                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_surf_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1699                           surf_usm_h%t_surf_green_av = 0.0_wp
1700                       ENDIF
1701                    ELSE
1702                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_green_av) )  THEN
1703                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1704                           surf_usm_v(l)%t_surf_green_av = 0.0_wp
1705                       ENDIF
1706                    ENDIF
1707               
1708                CASE ( 'usm_theta_10cm' )
1709!
1710!--                 near surface (10cm) temperature for whole surfaces
1711                    IF ( l == -1 ) THEN
1712                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%pt_10cm_av) )  THEN
1713                           ALLOCATE ( surf_usm_h%pt_10cm_av(1:surf_usm_h%ns) )
1714                           surf_usm_h%pt_10cm_av = 0.0_wp
1715                       ENDIF
1716                    ELSE
1717                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%pt_10cm_av) )  THEN
1718                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1719                           surf_usm_v(l)%pt_10cm_av = 0.0_wp
1720                       ENDIF
1721                    ENDIF
1722                 
1723                CASE ( 'usm_t_wall' )
1724!
1725!--                 wall temperature for iwl layer of walls and land
1726                    IF ( l == -1 ) THEN
1727                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_wall_av) )  THEN
1728                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1729                           surf_usm_h%t_wall_av = 0.0_wp
1730                       ENDIF
1731                    ELSE
1732                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_wall_av) )  THEN
1733                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1734                           surf_usm_v(l)%t_wall_av = 0.0_wp
1735                       ENDIF
1736                    ENDIF
1737
1738                CASE ( 'usm_t_window' )
1739!
1740!--                 window temperature for iwl layer of walls and land
1741                    IF ( l == -1 ) THEN
1742                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_window_av) )  THEN
1743                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1744                           surf_usm_h%t_window_av = 0.0_wp
1745                       ENDIF
1746                    ELSE
1747                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_window_av) )  THEN
1748                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1749                           surf_usm_v(l)%t_window_av = 0.0_wp
1750                       ENDIF
1751                    ENDIF
1752
1753                CASE ( 'usm_t_green' )
1754!
1755!--                 green temperature for iwl layer of walls and land
1756                    IF ( l == -1 ) THEN
1757                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_green_av) )  THEN
1758                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1759                           surf_usm_h%t_green_av = 0.0_wp
1760                       ENDIF
1761                    ELSE
1762                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_green_av) )  THEN
1763                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1764                           surf_usm_v(l)%t_green_av = 0.0_wp
1765                       ENDIF
1766                    ENDIF
1767                CASE ( 'usm_swc' )
1768!
1769!--                 soil water content for iwl layer of walls and land
1770                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%swc_av) )  THEN
1771                        ALLOCATE ( surf_usm_h%swc_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1772                        surf_usm_h%swc_av = 0.0_wp
1773                    ELSE
1774                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%swc_av) )  THEN
1775                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%swc_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1776                           surf_usm_v(l)%swc_av = 0.0_wp
1777                       ENDIF
1778                    ENDIF
1779
1780               CASE DEFAULT
1781                   CONTINUE
1782
1783           END SELECT
1784
1785        ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1786           
1787           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1788
1789                CASE ( 'usm_wshf' )
1790!
1791!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1792                    IF ( l == -1 ) THEN
1793                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1794                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
1795                                             surf_usm_h%wshf_eb_av(m) +           &
1796                                             surf_usm_h%wshf_eb(m)
1797                       ENDDO
1798                    ELSE
1799                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1800                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
1801                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) +        &
1802                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
1803                       ENDDO
1804                    ENDIF
1805                   
1806                CASE ( 'usm_qsws' )
1807!
1808!--                 array of latent heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1809                    IF ( l == -1 ) THEN
1810                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1811                       surf_usm_h%qsws_av(m) =                              &
1812                                          surf_usm_h%qsws_av(m) +           &
1813                                          surf_usm_h%qsws(m) * l_v
1814                    ENDDO
1815                    ELSE
1816                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1817                          surf_usm_v(l)%qsws_av(m) =                        &
1818                                          surf_usm_v(l)%qsws_av(m) +        &
1819                                          surf_usm_v(l)%qsws(m) * l_v
1820                       ENDDO
1821                    ENDIF
1822                   
1823                CASE ( 'usm_qsws_veg' )
1824!
1825!--                 array of latent heat flux from vegetation surfaces (land, roof, wall)
1826                    IF ( l == -1 ) THEN
1827                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1828                       surf_usm_h%qsws_veg_av(m) =                              &
1829                                          surf_usm_h%qsws_veg_av(m) +           &
1830                                          surf_usm_h%qsws_veg(m)
1831                    ENDDO
1832                    ELSE
1833                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1834                          surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m) =                        &
1835                                          surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m) +        &
1836                                          surf_usm_v(l)%qsws_veg(m)
1837                       ENDDO
1838                    ENDIF
1839                   
1840                CASE ( 'usm_qsws_liq' )
1841!
1842!--                 array of latent heat flux from surfaces with liquid (land, roof, wall)
1843                    IF ( l == -1 ) THEN
1844                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1845                       surf_usm_h%qsws_liq_av(m) =                              &
1846                                          surf_usm_h%qsws_liq_av(m) +           &
1847                                          surf_usm_h%qsws_liq(m)
1848                    ENDDO
1849                    ELSE
1850                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1851                          surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m) =                        &
1852                                          surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m) +        &
1853                                          surf_usm_v(l)%qsws_liq(m)
1854                       ENDDO
1855                    ENDIF
1856                   
1857                CASE ( 'usm_wghf' )
1858!
1859!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1860                    IF ( l == -1 ) THEN
1861                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1862                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
1863                                             surf_usm_h%wghf_eb_av(m) +           &
1864                                             surf_usm_h%wghf_eb(m)
1865                       ENDDO
1866                    ELSE
1867                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1868                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
1869                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) +        &
1870                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
1871                       ENDDO
1872                    ENDIF
1873                   
1874                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1875!
1876!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1877                    IF ( l == -1 ) THEN
1878                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1879                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
1880                                             surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) +           &
1881                                             surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
1882                       ENDDO
1883                    ELSE
1884                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1885                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
1886                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) +        &
1887                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
1888                       ENDDO
1889                    ENDIF
1890
1891                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1892!
1893!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1894                    IF ( l == -1 ) THEN
1895                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1896                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
1897                                             surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) +           &
1898                                             surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
1899                       ENDDO
1900                    ELSE
1901                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1902                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
1903                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) +        &
1904                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
1905                       ENDDO
1906                    ENDIF
1907                   
1908                CASE ( 'usm_iwghf' )
1909!
1910!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1911                    IF ( l == -1 ) THEN
1912                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1913                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
1914                                             surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) +           &
1915                                             surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1916                       ENDDO
1917                    ELSE
1918                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1919                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
1920                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) +        &
1921                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1922                       ENDDO
1923                    ENDIF
1924                   
1925                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1926!
1927!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1928                    IF ( l == -1 ) THEN
1929                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1930                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
1931                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) +           &
1932                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
1933                       ENDDO
1934                    ELSE
1935                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1936                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
1937                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) +        &
1938                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
1939                       ENDDO
1940                    ENDIF
1941                   
1942                CASE ( 'usm_t_surf_wall' )
1943!
1944!--                 surface temperature for surfaces
1945                    IF ( l == -1 ) THEN
1946                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1947                       surf_usm_h%t_surf_wall_av(m) =                               & 
1948                                          surf_usm_h%t_surf_wall_av(m) +            &
1949                                          t_surf_wall_h(m)
1950                       ENDDO
1951                    ELSE
1952                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1953                          surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m) =                         &
1954                                          surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m) +         &
1955                                          t_surf_wall_v(l)%t(m)
1956                       ENDDO
1957                    ENDIF
1958                   
1959                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1960!
1961!--                 surface temperature for window surfaces
1962                    IF ( l == -1 ) THEN
1963                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1964                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               &
1965                                             surf_usm_h%t_surf_window_av(m) +            &
1966                                             t_surf_window_h(m)
1967                       ENDDO
1968                    ELSE
1969                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1970                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
1971                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) +         &
1972                                          t_surf_window_v(l)%t(m)
1973                       ENDDO
1974                    ENDIF
1975                   
1976                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1977!
1978!--                 surface temperature for green surfaces
1979                    IF ( l == -1 ) THEN
1980                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1981                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               &
1982                                             surf_usm_h%t_surf_green_av(m) +            &
1983                                             t_surf_green_h(m)
1984                       ENDDO
1985                    ELSE
1986                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1987                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
1988                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) +         &
1989                                          t_surf_green_v(l)%t(m)
1990                       ENDDO
1991                    ENDIF
1992               
1993                CASE ( 'usm_theta_10cm' )
1994!
1995!--                 near surface temperature for whole surfaces
1996                    IF ( l == -1 ) THEN
1997                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1998                          surf_usm_h%pt_10cm_av(m) =                               &
1999                                             surf_usm_h%pt_10cm_av(m) +            &
2000                                             surf_usm_h%pt_10cm(m)
2001                       ENDDO
2002                    ELSE
2003                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2004                          surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m) =                         &
2005                                          surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m) +         &
2006                                          surf_usm_v(l)%pt_10cm(m)
2007                       ENDDO
2008                    ENDIF
2009                   
2010                CASE ( 'usm_t_wall' )
2011!
2012!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2013                    IF ( l == -1 ) THEN
2014                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2015                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2016                                             surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) +        &
2017                                             t_wall_h(iwl,m)
2018                       ENDDO
2019                    ELSE
2020                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2021                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2022                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) +     &
2023                                          t_wall_v(l)%t(iwl,m)
2024                       ENDDO
2025                    ENDIF
2026                   
2027                CASE ( 'usm_t_window' )
2028!
2029!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2030                    IF ( l == -1 ) THEN
2031                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2032                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2033                                             surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) +        &
2034                                             t_window_h(iwl,m)
2035                       ENDDO
2036                    ELSE
2037                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2038                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2039                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) +     &
2040                                          t_window_v(l)%t(iwl,m)
2041                       ENDDO
2042                    ENDIF
2043
2044                CASE ( 'usm_t_green' )
2045!
2046!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2047                    IF ( l == -1 ) THEN
2048                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2049                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2050                                             surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) +        &
2051                                             t_green_h(iwl,m)
2052                       ENDDO
2053                    ELSE
2054                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2055                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2056                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) +     &
2057                                          t_green_v(l)%t(iwl,m)
2058                       ENDDO
2059                    ENDIF
2060
2061                CASE ( 'usm_swc' )
2062!
2063!--                 soil water content for  iwl layer of walls and land
2064                    IF ( l == -1 ) THEN
2065                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2066                       surf_usm_h%swc_av(iwl,m) =                           &
2067                                          surf_usm_h%swc_av(iwl,m) +        &
2068                                          swc_h(iwl,m)
2069                    ENDDO
2070                    ELSE
2071                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2072                          surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m) =                     &
2073                                          surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m) +     &
2074                                          swc_v(l)%t(iwl,m)
2075                       ENDDO
2076                    ENDIF
2077
2078                CASE DEFAULT
2079                    CONTINUE
2080
2081           END SELECT
2082
2083        ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
2084           
2085           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
2086
2087                CASE ( 'usm_wshf' )
2088!
2089!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2090                    IF ( l == -1 ) THEN
2091                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2092                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
2093                                             surf_usm_h%wshf_eb_av(m) /           &
2094                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2095                       ENDDO
2096                    ELSE
2097                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2098                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
2099                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) /        &
2100                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2101                       ENDDO
2102                    ENDIF
2103                   
2104                CASE ( 'usm_qsws' )
2105!
2106!--                 array of latent heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2107                    IF ( l == -1 ) THEN
2108                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2109                       surf_usm_h%qsws_av(m) =                              &
2110                                          surf_usm_h%qsws_av(m) /           &
2111                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2112                    ENDDO
2113                    ELSE
2114                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2115                          surf_usm_v(l)%qsws_av(m) =                        &
2116                                          surf_usm_v(l)%qsws_av(m) /        &
2117                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2118                       ENDDO
2119                    ENDIF
2120
2121                CASE ( 'usm_qsws_veg' )
2122!
2123!--                 array of latent heat flux from vegetation surfaces (land, roof, wall)
2124                    IF ( l == -1 ) THEN
2125                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2126                       surf_usm_h%qsws_veg_av(m) =                              &
2127                                          surf_usm_h%qsws_veg_av(m) /           &
2128                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2129                    ENDDO
2130                    ELSE
2131                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2132                          surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m) =                        &
2133                                          surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m) /        &
2134                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2135                       ENDDO
2136                    ENDIF
2137                   
2138                CASE ( 'usm_qsws_liq' )
2139!
2140!--                 array of latent heat flux from surfaces with liquid (land, roof, wall)
2141                    IF ( l == -1 ) THEN
2142                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2143                       surf_usm_h%qsws_liq_av(m) =                              &
2144                                          surf_usm_h%qsws_liq_av(m) /           &
2145                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2146                    ENDDO
2147                    ELSE
2148                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2149                          surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m) =                        &
2150                                          surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m) /        &
2151                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2152                       ENDDO
2153                    ENDIF
2154                   
2155                CASE ( 'usm_wghf' )
2156!
2157!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
2158                    IF ( l == -1 ) THEN
2159                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2160                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
2161                                             surf_usm_h%wghf_eb_av(m) /           &
2162                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2163                       ENDDO
2164                    ELSE
2165                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2166                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
2167                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) /        &
2168                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2169                       ENDDO
2170                    ENDIF
2171                   
2172                CASE ( 'usm_wghf_window' )
2173!
2174!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
2175                    IF ( l == -1 ) THEN
2176                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2177                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
2178                                             surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) /           &
2179                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2180                       ENDDO
2181                    ELSE
2182                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2183                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
2184                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) /        &
2185                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2186                       ENDDO
2187                    ENDIF
2188
2189                CASE ( 'usm_wghf_green' )
2190!
2191!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
2192                    IF ( l == -1 ) THEN
2193                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2194                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
2195                                             surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) /           &
2196                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2197                       ENDDO
2198                    ELSE
2199                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2200                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
2201                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) /        &
2202                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2203                       ENDDO
2204                    ENDIF
2205
2206                CASE ( 'usm_iwghf' )
2207!
2208!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
2209                    IF ( l == -1 ) THEN
2210                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2211                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
2212                                             surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) /           &
2213                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2214                       ENDDO
2215                    ELSE
2216                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2217                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
2218                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) /        &
2219                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2220                       ENDDO
2221                    ENDIF
2222                   
2223                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
2224!
2225!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
2226                    IF ( l == -1 ) THEN
2227                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2228                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
2229                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) /           &
2230                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2231                       ENDDO
2232                    ELSE
2233                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2234                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
2235                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) /        &
2236                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2237                       ENDDO
2238                    ENDIF
2239                   
2240                CASE ( 'usm_t_surf_wall' )
2241!
2242!--                 surface temperature for surfaces
2243                    IF ( l == -1 ) THEN
2244                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2245                       surf_usm_h%t_surf_wall_av(m) =                               & 
2246                                          surf_usm_h%t_surf_wall_av(m) /            &
2247                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2248                       ENDDO
2249                    ELSE
2250                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2251                          surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m) =                         &
2252                                          surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m) /         &
2253                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2254                       ENDDO
2255                    ENDIF
2256                   
2257                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
2258!
2259!--                 surface temperature for window surfaces
2260                    IF ( l == -1 ) THEN
2261                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2262                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               &
2263                                             surf_usm_h%t_surf_window_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_window_av(m) =                         &
2269                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) /         &
2270                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2271                       ENDDO
2272                    ENDIF
2273                   
2274                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
2275!
2276!--                 surface temperature for green surfaces
2277                    IF ( l == -1 ) THEN
2278                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2279                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               &
2280                                             surf_usm_h%t_surf_green_av(m) /            &
2281                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2282                       ENDDO
2283                    ELSE
2284                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2285                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
2286                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) /         &
2287                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2288                       ENDDO
2289                    ENDIF
2290                   
2291                CASE ( 'usm_theta_10cm' )
2292!
2293!--                 near surface temperature for whole surfaces
2294                    IF ( l == -1 ) THEN
2295                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2296                          surf_usm_h%pt_10cm_av(m) =                               &
2297                                             surf_usm_h%pt_10cm_av(m) /            &
2298                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2299                       ENDDO
2300                    ELSE
2301                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2302                          surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m) =                         &
2303                                          surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m) /         &
2304                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2305                       ENDDO
2306                    ENDIF
2307
2308                   
2309                CASE ( 'usm_t_wall' )
2310!
2311!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2312                    IF ( l == -1 ) THEN
2313                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2314                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2315                                             surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) /        &
2316                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2317                       ENDDO
2318                    ELSE
2319                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2320                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2321                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) /     &
2322                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2323                       ENDDO
2324                    ENDIF
2325
2326                CASE ( 'usm_t_window' )
2327!
2328!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2329                    IF ( l == -1 ) THEN
2330                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2331                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2332                                             surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) /        &
2333                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2334                       ENDDO
2335                    ELSE
2336                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2337                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2338                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) /     &
2339                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2340                       ENDDO
2341                    ENDIF
2342
2343                CASE ( 'usm_t_green' )
2344!
2345!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2346                    IF ( l == -1 ) THEN
2347                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2348                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2349                                             surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) /        &
2350                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2351                       ENDDO
2352                    ELSE
2353                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2354                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2355                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) /     &
2356                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2357                       ENDDO
2358                    ENDIF
2359                   
2360                CASE ( 'usm_swc' )
2361!
2362!--                 soil water content for  iwl layer of walls and land
2363                    IF ( l == -1 ) THEN
2364                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2365                       surf_usm_h%swc_av(iwl,m) =                           &
2366                                          surf_usm_h%swc_av(iwl,m) /        &
2367                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2368                    ENDDO
2369                    ELSE
2370                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2371                          surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m) =                     &
2372                                          surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m) /     &
2373                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2374                       ENDDO
2375                    ENDIF
2376
2377
2378           END SELECT
2379
2380        ENDIF
2381
2382        ENDIF
2383
2384    END SUBROUTINE usm_3d_data_averaging
2385
2386
2387
2388!------------------------------------------------------------------------------!
2389! Description:
2390! ------------
2391!> Set internal Neumann boundary condition at outer soil grid points
2392!> for temperature and humidity.
2393!------------------------------------------------------------------------------!
2394 SUBROUTINE usm_boundary_condition
2395 
2396    IMPLICIT NONE
2397
2398    INTEGER(iwp) :: i      !< grid index x-direction
2399    INTEGER(iwp) :: ioff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2400    INTEGER(iwp) :: j      !< grid index y-direction
2401    INTEGER(iwp) :: joff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2402    INTEGER(iwp) :: k      !< grid index z-direction
2403    INTEGER(iwp) :: koff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2404    INTEGER(iwp) :: l      !< running index surface-orientation
2405    INTEGER(iwp) :: m      !< running index surface elements
2406
2407    koff = surf_usm_h%koff
2408    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2409       i = surf_usm_h%i(m)
2410       j = surf_usm_h%j(m)
2411       k = surf_usm_h%k(m)
2412       pt(k+koff,j,i) = pt(k,j,i)
2413    ENDDO
2414
2415    DO  l = 0, 3
2416       ioff = surf_usm_v(l)%ioff
2417       joff = surf_usm_v(l)%joff
2418       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2419          i = surf_usm_v(l)%i(m)
2420          j = surf_usm_v(l)%j(m)
2421          k = surf_usm_v(l)%k(m)
2422          pt(k,j+joff,i+ioff) = pt(k,j,i)
2423       ENDDO
2424    ENDDO
2425
2426 END SUBROUTINE usm_boundary_condition
2427
2428
2429!------------------------------------------------------------------------------!
2430!
2431! Description:
2432! ------------
2433!> Subroutine checks variables and assigns units.
2434!> It is called out from subroutine check_parameters.
2435!------------------------------------------------------------------------------!
2436    SUBROUTINE usm_check_data_output( variable, unit )
2437
2438        IMPLICIT NONE
2439
2440        CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)    ::  variable   !<
2441        CHARACTER(LEN=*),INTENT(OUT)   ::  unit       !<
2442
2443        INTEGER(iwp)                                  :: i,j,l         !< index
2444        CHARACTER(LEN=2)                              :: ls
2445        CHARACTER(LEN=varnamelength)                  :: var           !< TRIM(variable)
2446        INTEGER(iwp), PARAMETER                       :: nl1 = 15      !< number of directional usm variables
2447        CHARACTER(LEN=varnamelength), DIMENSION(nl1)  :: varlist1 = &  !< list of directional usm variables
2448                  (/'usm_wshf                      ', &
2449                    'usm_wghf                      ', &
2450                    'usm_wghf_window               ', &
2451                    'usm_wghf_green                ', &
2452                    'usm_iwghf                     ', &
2453                    'usm_iwghf_window              ', &
2454                    'usm_surfz                     ', &
2455                    'usm_surfwintrans              ', &
2456                    'usm_surfcat                   ', &
2457                    'usm_t_surf_wall               ', &
2458                    'usm_t_surf_window             ', &
2459                    'usm_t_surf_green              ', &
2460                    'usm_t_green                   ', &
2461                    'usm_qsws                      ', &
2462                    'usm_theta_10cm                '/)
2463
2464        INTEGER(iwp), PARAMETER                       :: nl2 = 3       !< number of directional layer usm variables
2465        CHARACTER(LEN=varnamelength), DIMENSION(nl2)  :: varlist2 = &  !< list of directional layer usm variables
2466                  (/'usm_t_wall                    ', &
2467                    'usm_t_window                  ', &
2468                    'usm_t_green                   '/)
2469
2470        INTEGER(iwp), PARAMETER                       :: nd = 5     !< number of directions
2471        CHARACTER(LEN=6), DIMENSION(nd), PARAMETER  :: dirname = &  !< direction names
2472                  (/'_roof ','_south','_north','_west ','_east '/)
2473        LOGICAL                                       :: lfound     !< flag if the variable is found
2474
2475
2476        lfound = .FALSE.
2477
2478        var = TRIM(variable)
2479
2480!
2481!--     check if variable exists
2482!--     directional variables
2483        DO i = 1, nl1
2484           DO j = 1, nd
2485              IF ( TRIM(var) == TRIM(varlist1(i))//TRIM(dirname(j)) ) THEN
2486                 lfound = .TRUE.
2487                 EXIT
2488              ENDIF
2489              IF ( lfound ) EXIT
2490           ENDDO
2491        ENDDO
2492        IF ( lfound ) GOTO 10
2493!
2494!--     directional layer variables
2495        DO i = 1, nl2
2496           DO j = 1, nd
2497              DO l = nzb_wall, nzt_wall
2498                 WRITE(ls,'(A1,I1)') '_',l
2499                 IF ( TRIM(var) == TRIM(varlist2(i))//TRIM(ls)//TRIM(dirname(j)) ) THEN
2500                    lfound = .TRUE.
2501                    EXIT
2502                 ENDIF
2503              ENDDO
2504              IF ( lfound ) EXIT
2505           ENDDO
2506        ENDDO
2507        IF ( .NOT.  lfound ) THEN
2508           unit = 'illegal'
2509           RETURN
2510        ENDIF
251110      CONTINUE
2512
2513        IF ( var(1:9)  == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_' .OR.                 &
2514             var(1:16) == 'usm_wghf_window_' .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.     &
2515             var(1:10) == 'usm_iwghf_' .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_'    .OR.      &
2516             var(1:17) == 'usm_surfwintrans_' .OR.                                        &
2517             var(1:9)  == 'usm_qsws_'  .OR.  var(1:13)  == 'usm_qsws_veg_'  .OR.          &
2518             var(1:13) == 'usm_qsws_liq_' ) THEN
2519            unit = 'W/m2'
2520        ELSE IF ( var(1:15) == 'usm_t_surf_wall'   .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall' .OR.   &
2521                  var(1:12) == 'usm_t_window' .OR. var(1:17) == 'usm_t_surf_window' .OR.  &
2522                  var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                   &
2523                  var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.  var(1:7) == 'usm_swc' .OR.             &
2524                  var(1:14) == 'usm_theta_10cm' )  THEN
2525            unit = 'K'
2526        ELSE IF ( var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat' )  THEN
2527            unit = '1'
2528        ELSE
2529            unit = 'illegal'
2530        ENDIF
2531
2532    END SUBROUTINE usm_check_data_output
2533
2534
2535!------------------------------------------------------------------------------!
2536! Description:
2537! ------------
2538!> Check parameters routine for urban surface model
2539!------------------------------------------------------------------------------!
2540    SUBROUTINE usm_check_parameters
2541
2542       USE control_parameters,                                                 &
2543           ONLY:  bc_pt_b, bc_q_b, constant_flux_layer, large_scale_forcing,   &
2544                  lsf_surf, topography
2545
2546       USE netcdf_data_input_mod,                                             &
2547            ONLY:  building_type_f
2548
2549       IMPLICIT NONE
2550
2551       INTEGER(iwp) ::  i        !< running index, x-dimension
2552       INTEGER(iwp) ::  j        !< running index, y-dimension
2553
2554!
2555!--    Dirichlet boundary conditions are required as the surface fluxes are
2556!--    calculated from the temperature/humidity gradients in the urban surface
2557!--    model
2558       IF ( bc_pt_b == 'neumann'   .OR.   bc_q_b == 'neumann' )  THEN
2559          message_string = 'urban surface model requires setting of '//        &
2560                           'bc_pt_b = "dirichlet" and '//                      &
2561                           'bc_q_b  = "dirichlet"'
2562          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0590', 1, 2, 0, 6, 0 )
2563       ENDIF
2564
2565       IF ( .NOT.  constant_flux_layer )  THEN
2566          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2567                           'constant_flux_layer = .T.'
2568          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2569       ENDIF
2570
2571       IF (  .NOT.  radiation )  THEN
2572          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2573                           'the radiation model to be switched on'
2574          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2575       ENDIF
2576!       
2577!--    Surface forcing has to be disabled for LSF in case of enabled
2578!--    urban surface module
2579       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2580          lsf_surf = .FALSE.
2581       ENDIF
2582!
2583!--    Topography
2584       IF ( topography == 'flat' )  THEN
2585          message_string = 'topography /= "flat" is required '//               &
2586                           'when using the urban surface model'
2587          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0592', 1, 2, 0, 6, 0 )
2588       ENDIF
2589!
2590!--    naheatlayers
2591       IF ( naheatlayers > nzt )  THEN
2592          message_string = 'number of anthropogenic heat layers '//            &
2593                           '"naheatlayers" can not be larger than'//           &
2594                           ' number of domain layers "nzt"'
2595          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0593', 1, 2, 0, 6, 0 )
2596       ENDIF
2597!
2598!--    Check if building types are set within a valid range.
2599       IF ( building_type < LBOUND( building_pars, 2 )  .AND.                  &
2600            building_type > UBOUND( building_pars, 2 ) )  THEN
2601          WRITE( message_string, * ) 'building_type = ', building_type,        &
2602                                     ' is out of the valid range'
2603          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0529', 2, 2, 0, 6, 0 )
2604       ENDIF
2605       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2606          DO  i = nxl, nxr
2607             DO  j = nys, nyn
2608                IF ( building_type_f%var(j,i) /= building_type_f%fill  .AND.   &
2609              ( building_type_f%var(j,i) < LBOUND( building_pars, 2 )  .OR.    &
2610                building_type_f%var(j,i) > UBOUND( building_pars, 2 ) ) )      &
2611                THEN
2612                   WRITE( message_string, * ) 'building_type = is out of ' //  &
2613                                        'the valid range at (j,i) = ', j, i
2614                   CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0529', 2, 2, 0, 6, 0 )
2615                ENDIF
2616             ENDDO
2617          ENDDO
2618       ENDIF
2619    END SUBROUTINE usm_check_parameters
2620
2621
2622!------------------------------------------------------------------------------!
2623!
2624! Description:
2625! ------------
2626!> Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format
2627!> for variables of urban_surface model.
2628!> It resorts the urban surface module output quantities from surf style
2629!> indexing into temporary 3D array with indices (i,j,k).
2630!> It is called from subroutine data_output_3d.
2631!------------------------------------------------------------------------------!
2632    SUBROUTINE usm_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, nzb_do, nzt_do )
2633       
2634        IMPLICIT NONE
2635
2636        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  av        !< flag if averaged
2637        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable  !< variable name
2638        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzb_do    !< lower limit of the data output (usually 0)
2639        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzt_do    !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
2640        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found     !<
2641        REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf   !< sp - it has to correspond to module data_output_3d
2642        REAL(sp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr)     ::  temp_pf    !< temp array for urban surface output procedure
2643       
2644        CHARACTER (len=varnamelength)                      :: var     !< trimmed variable name
2645        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5  !< number of directions
2646        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
2647        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint =  (/    iup_u, isouth_u, inorth_u,  iwest_u,  ieast_u /)
2648        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: diridx =  (/       -1,        1,        0,        3,        2 /)
2649                                                                      !< index for surf_*_v: 0:3 = (North, South, East, West)
2650        INTEGER(iwp)                   :: ids,idsint,idsidx
2651        INTEGER(iwp)                   :: i,j,k,iwl,istat, l, m  !< running indices
2652
2653        found = .TRUE.
2654        temp_pf = -1._wp
2655       
2656        ids = -1
2657        var = TRIM(variable)
2658        DO i = 0, nd-1
2659            k = len(TRIM(var))
2660            j = len(TRIM(dirname(i)))
2661            IF ( TRIM(var(k-j+1:k)) == TRIM(dirname(i)) )  THEN
2662                ids = i
2663                idsint = dirint(ids)
2664                idsidx = diridx(ids)
2665                var = var(:k-j)
2666                EXIT
2667            ENDIF
2668        ENDDO
2669        IF ( ids == -1 )  THEN
2670            var = TRIM(variable)
2671        ENDIF
2672        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
2673!
2674!--         wall layers
2675            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2676            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2677                var = var(1:10)
2678            ENDIF
2679        ENDIF
2680        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
2681!
2682!--         window layers
2683            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2684            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2685                var = var(1:12)
2686            ENDIF
2687        ENDIF
2688        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2689!
2690!--         green layers
2691            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2692            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2693                var = var(1:11)
2694            ENDIF
2695        ENDIF
2696        IF ( var(1:8) == 'usm_swc_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 9 )  THEN
2697!
2698!--         green layers soil water content
2699            READ(var(9:9), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2700            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2701                var = var(1:7)
2702            ENDIF
2703        ENDIF
2704       
2705        SELECT CASE ( TRIM(var) )
2706
2707          CASE ( 'usm_surfz' )
2708!
2709!--           array of surface height (z)
2710              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2711                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2712                    i = surf_usm_h%i(m)
2713                    j = surf_usm_h%j(m)
2714                    k = surf_usm_h%k(m)
2715                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, KIND = sp) )
2716                 ENDDO
2717              ELSE
2718                 l = idsidx
2719                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2720                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2721                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2722                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2723                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, KIND = sp) + 1.0_sp )
2724                 ENDDO
2725              ENDIF
2726
2727          CASE ( 'usm_surfcat' )
2728!
2729!--           surface category
2730              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2731                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2732                    i = surf_usm_h%i(m)
2733                    j = surf_usm_h%j(m)
2734                    k = surf_usm_h%k(m)
2735                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surface_types(m)
2736                 ENDDO
2737              ELSE
2738                 l = idsidx
2739                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2740                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2741                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2742                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2743                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surface_types(m)
2744                 ENDDO
2745              ENDIF
2746             
2747          CASE ( 'usm_surfwintrans' )
2748!
2749!--           transmissivity window tiles
2750              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2751                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2752                    i = surf_usm_h%i(m)
2753                    j = surf_usm_h%j(m)
2754                    k = surf_usm_h%k(m)
2755                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%transmissivity(m)
2756                 ENDDO
2757              ELSE
2758                 l = idsidx
2759                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2760                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2761                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2762                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2763                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%transmissivity(m)
2764                 ENDDO
2765              ENDIF
2766
2767          CASE ( 'usm_wshf' )
2768!
2769!--           array of sensible heat flux from surfaces
2770              IF ( av == 0 )  THEN
2771                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2772                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2773                       i = surf_usm_h%i(m)
2774                       j = surf_usm_h%j(m)
2775                       k = surf_usm_h%k(m)
2776                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb(m)
2777                    ENDDO
2778                 ELSE
2779                    l = idsidx
2780                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2781                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2782                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2783                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2784                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
2785                    ENDDO
2786                 ENDIF
2787              ELSE
2788                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2789                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2790                       i = surf_usm_h%i(m)
2791                       j = surf_usm_h%j(m)
2792                       k = surf_usm_h%k(m)
2793                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb_av(m)
2794                    ENDDO
2795                 ELSE
2796                    l = idsidx
2797                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2798                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2799                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2800                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2801                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m)
2802                    ENDDO
2803                 ENDIF
2804              ENDIF
2805             
2806             
2807          CASE ( 'usm_qsws' )
2808!
2809!--           array of latent heat flux from surfaces
2810              IF ( av == 0 )  THEN
2811                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2812                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2813                       i = surf_usm_h%i(m)
2814                       j = surf_usm_h%j(m)
2815                       k = surf_usm_h%k(m)
2816                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws(m) * l_v
2817                    ENDDO
2818                 ELSE
2819                    l = idsidx
2820                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2821                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2822                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2823                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2824                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws(m) * l_v
2825                    ENDDO
2826                 ENDIF
2827              ELSE
2828                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2829                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2830                       i = surf_usm_h%i(m)
2831                       j = surf_usm_h%j(m)
2832                       k = surf_usm_h%k(m)
2833                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_av(m)
2834                    ENDDO
2835                 ELSE
2836                    l = idsidx
2837                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2838                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2839                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2840                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2841                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_av(m)
2842                    ENDDO
2843                 ENDIF
2844              ENDIF
2845             
2846          CASE ( 'usm_qsws_veg' )
2847!
2848!--           array of latent heat flux from vegetation surfaces
2849              IF ( av == 0 )  THEN
2850                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2851                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2852                       i = surf_usm_h%i(m)
2853                       j = surf_usm_h%j(m)
2854                       k = surf_usm_h%k(m)
2855                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_veg(m)
2856                    ENDDO
2857                 ELSE
2858                    l = idsidx
2859                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2860                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2861                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2862                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2863                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_veg(m)
2864                    ENDDO
2865                 ENDIF
2866              ELSE
2867                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2868                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2869                       i = surf_usm_h%i(m)
2870                       j = surf_usm_h%j(m)
2871                       k = surf_usm_h%k(m)
2872                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_veg_av(m)
2873                    ENDDO
2874                 ELSE
2875                    l = idsidx
2876                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2877                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2878                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2879                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2880                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m)
2881                    ENDDO
2882                 ENDIF
2883              ENDIF
2884             
2885          CASE ( 'usm_qsws_liq' )
2886!
2887!--           array of latent heat flux from surfaces with liquid
2888              IF ( av == 0 )  THEN
2889                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2890                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2891                       i = surf_usm_h%i(m)
2892                       j = surf_usm_h%j(m)
2893                       k = surf_usm_h%k(m)
2894                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_liq(m)
2895                    ENDDO
2896                 ELSE
2897                    l = idsidx
2898                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2899                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2900                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2901                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2902                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_liq(m)
2903                    ENDDO
2904                 ENDIF
2905              ELSE
2906                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2907                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2908                       i = surf_usm_h%i(m)
2909                       j = surf_usm_h%j(m)
2910                       k = surf_usm_h%k(m)
2911                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_liq_av(m)
2912                    ENDDO
2913                 ELSE
2914                    l = idsidx
2915                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2916                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2917                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2918                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2919                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m)
2920                    ENDDO
2921                 ENDIF
2922              ENDIF
2923
2924          CASE ( 'usm_wghf' )
2925!
2926!--           array of heat flux from ground (land, wall, roof)
2927              IF ( av == 0 )  THEN
2928                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2929                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2930                       i = surf_usm_h%i(m)
2931                       j = surf_usm_h%j(m)
2932                       k = surf_usm_h%k(m)
2933                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb(m)
2934                    ENDDO
2935                 ELSE
2936                    l = idsidx
2937                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2938                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2939                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2940                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2941                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
2942                    ENDDO
2943                 ENDIF
2944              ELSE
2945                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2946                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2947                       i = surf_usm_h%i(m)
2948                       j = surf_usm_h%j(m)
2949                       k = surf_usm_h%k(m)
2950                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_av(m)
2951                    ENDDO
2952                 ELSE
2953                    l = idsidx
2954                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2955                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2956                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2957                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2958                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m)
2959                    ENDDO
2960                 ENDIF
2961              ENDIF
2962
2963          CASE ( 'usm_wghf_window' )
2964!
2965!--           array of heat flux from window ground (land, wall, roof)
2966              IF ( av == 0 )  THEN
2967                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2968                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2969                       i = surf_usm_h%i(m)
2970                       j = surf_usm_h%j(m)
2971                       k = surf_usm_h%k(m)
2972                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
2973                    ENDDO
2974                 ELSE
2975                    l = idsidx
2976                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2977                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2978                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2979                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2980                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
2981                    ENDDO
2982                 ENDIF
2983              ELSE
2984                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2985                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2986                       i = surf_usm_h%i(m)
2987                       j = surf_usm_h%j(m)
2988                       k = surf_usm_h%k(m)
2989                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m)
2990                    ENDDO
2991                 ELSE
2992                    l = idsidx
2993                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2994                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2995                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2996                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2997                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m)
2998                    ENDDO
2999                 ENDIF
3000              ENDIF
3001
3002          CASE ( 'usm_wghf_green' )
3003!
3004!--           array of heat flux from green ground (land, wall, roof)
3005              IF ( av == 0 )  THEN
3006                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3007                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3008                       i = surf_usm_h%i(m)
3009                       j = surf_usm_h%j(m)
3010                       k = surf_usm_h%k(m)
3011                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
3012                    ENDDO
3013                 ELSE
3014                    l = idsidx
3015                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3016                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3017                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3018                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3019                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
3020                    ENDDO
3021                 ENDIF
3022              ELSE
3023                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3024                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3025                       i = surf_usm_h%i(m)
3026                       j = surf_usm_h%j(m)
3027                       k = surf_usm_h%k(m)
3028                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m)
3029                    ENDDO
3030                 ELSE
3031                    l = idsidx
3032                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3033                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3034                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3035                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3036                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m)
3037                    ENDDO
3038                 ENDIF
3039              ENDIF
3040
3041          CASE ( 'usm_iwghf' )
3042!
3043!--           array of heat flux from indoor ground (land, wall, roof)
3044              IF ( av == 0 )  THEN
3045                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3046                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3047                       i = surf_usm_h%i(m)
3048                       j = surf_usm_h%j(m)
3049                       k = surf_usm_h%k(m)
3050                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
3051                    ENDDO
3052                 ELSE
3053                    l = idsidx
3054                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3055                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3056                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3057                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3058                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
3059                    ENDDO
3060                 ENDIF
3061              ELSE
3062                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3063                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3064                       i = surf_usm_h%i(m)
3065                       j = surf_usm_h%j(m)
3066                       k = surf_usm_h%k(m)
3067                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_av(m)
3068                    ENDDO
3069                 ELSE
3070                    l = idsidx
3071                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3072                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3073                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3074                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3075                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m)
3076                    ENDDO
3077                 ENDIF
3078              ENDIF
3079
3080          CASE ( 'usm_iwghf_window' )
3081!
3082!--           array of heat flux from indoor window ground (land, wall, roof)
3083              IF ( av == 0 )  THEN
3084                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3085                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3086                       i = surf_usm_h%i(m)
3087                       j = surf_usm_h%j(m)
3088                       k = surf_usm_h%k(m)
3089                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
3090                    ENDDO
3091                 ELSE
3092                    l = idsidx
3093                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3094                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3095                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3096                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3097                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
3098                    ENDDO
3099                 ENDIF
3100              ELSE
3101                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3102                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3103                       i = surf_usm_h%i(m)
3104                       j = surf_usm_h%j(m)
3105                       k = surf_usm_h%k(m)
3106                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m)
3107                    ENDDO
3108                 ELSE
3109                    l = idsidx
3110                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3111                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3112                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3113                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3114                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m)
3115                    ENDDO
3116                 ENDIF
3117              ENDIF
3118             
3119          CASE ( 'usm_t_surf_wall' )
3120!
3121!--           surface temperature for surfaces
3122              IF ( av == 0 )  THEN
3123                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3124                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3125                       i = surf_usm_h%i(m)
3126                       j = surf_usm_h%j(m)
3127                       k = surf_usm_h%k(m)
3128                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_wall_h(m)
3129                    ENDDO
3130                 ELSE
3131                    l = idsidx
3132                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3133                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3134                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3135                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3136                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_wall_v(l)%t(m)
3137                    ENDDO
3138                 ENDIF
3139              ELSE
3140                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3141                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3142                       i = surf_usm_h%i(m)
3143                       j = surf_usm_h%j(m)
3144                       k = surf_usm_h%k(m)
3145                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_wall_av(m)
3146                    ENDDO
3147                 ELSE
3148                    l = idsidx
3149                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3150                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3151                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3152                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3153                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m)
3154                    ENDDO
3155                 ENDIF
3156              ENDIF
3157             
3158          CASE ( 'usm_t_surf_window' )
3159!
3160!--           surface temperature for window surfaces
3161              IF ( av == 0 )  THEN
3162                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3163                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3164                       i = surf_usm_h%i(m)
3165                       j = surf_usm_h%j(m)
3166                       k = surf_usm_h%k(m)
3167                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_h(m)
3168                    ENDDO
3169                 ELSE
3170                    l = idsidx
3171                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3172                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3173                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3174                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3175                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_v(l)%t(m)
3176                    ENDDO
3177                 ENDIF
3178
3179              ELSE
3180                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3181                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3182                       i = surf_usm_h%i(m)
3183                       j = surf_usm_h%j(m)
3184                       k = surf_usm_h%k(m)
3185                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_window_av(m)
3186                    ENDDO
3187                 ELSE
3188                    l = idsidx
3189                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3190                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3191                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3192                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3193                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m)
3194                    ENDDO
3195
3196                 ENDIF
3197
3198              ENDIF
3199
3200          CASE ( 'usm_t_surf_green' )
3201!
3202!--           surface temperature for green surfaces
3203              IF ( av == 0 )  THEN
3204                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3205                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3206                       i = surf_usm_h%i(m)
3207                       j = surf_usm_h%j(m)
3208                       k = surf_usm_h%k(m)
3209                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_h(m)
3210                    ENDDO
3211                 ELSE
3212                    l = idsidx
3213                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3214                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3215                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3216                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3217                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_v(l)%t(m)
3218                    ENDDO
3219                 ENDIF
3220
3221              ELSE
3222                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3223                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3224                       i = surf_usm_h%i(m)
3225                       j = surf_usm_h%j(m)
3226                       k = surf_usm_h%k(m)
3227                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_green_av(m)
3228                    ENDDO
3229                 ELSE
3230                    l = idsidx
3231                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3232                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3233                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3234                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3235                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m)
3236                    ENDDO
3237
3238                 ENDIF
3239
3240              ENDIF
3241
3242          CASE ( 'usm_theta_10cm' )
3243!
3244!--           near surface temperature for whole surfaces
3245              IF ( av == 0 )  THEN
3246                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3247                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3248                       i = surf_usm_h%i(m)
3249                       j = surf_usm_h%j(m)
3250                       k = surf_usm_h%k(m)
3251                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%pt_10cm(m)
3252                    ENDDO
3253                 ELSE
3254                    l = idsidx
3255                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3256                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3257                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3258                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3259                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%pt_10cm(m)
3260                    ENDDO
3261                 ENDIF
3262             
3263             
3264              ELSE
3265                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3266                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3267                       i = surf_usm_h%i(m)
3268                       j = surf_usm_h%j(m)
3269                       k = surf_usm_h%k(m)
3270                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%pt_10cm_av(m)
3271                    ENDDO
3272                 ELSE
3273                    l = idsidx
3274                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3275                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3276                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3277                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3278                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m)
3279                    ENDDO
3280
3281                  ENDIF
3282              ENDIF
3283             
3284          CASE ( 'usm_t_wall' )
3285!
3286!--           wall temperature for  iwl layer of walls and land
3287              IF ( av == 0 )  THEN
3288                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3289                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3290                       i = surf_usm_h%i(m)
3291                       j = surf_usm_h%j(m)
3292                       k = surf_usm_h%k(m)
3293                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_h(iwl,m)
3294                    ENDDO
3295                 ELSE
3296                    l = idsidx
3297                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3298                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3299                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3300                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3301                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_v(l)%t(iwl,m)
3302                    ENDDO
3303                 ENDIF
3304              ELSE
3305                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3306                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3307                       i = surf_usm_h%i(m)
3308                       j = surf_usm_h%j(m)
3309                       k = surf_usm_h%k(m)
3310                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m)
3311                    ENDDO
3312                 ELSE
3313                    l = idsidx
3314                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3315                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3316                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3317                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3318                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m)
3319                    ENDDO
3320                 ENDIF
3321              ENDIF
3322             
3323          CASE ( 'usm_t_window' )
3324!
3325!--           window temperature for iwl layer of walls and land
3326              IF ( av == 0 )  THEN
3327                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3328                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3329                       i = surf_usm_h%i(m)
3330                       j = surf_usm_h%j(m)
3331                       k = surf_usm_h%k(m)
3332                       temp_pf(k,j,i) = t_window_h(iwl,m)
3333                    ENDDO
3334                 ELSE
3335                    l = idsidx
3336                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3337                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3338                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3339                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3340                       temp_pf(k,j,i) = t_window_v(l)%t(iwl,m)
3341                    ENDDO
3342                 ENDIF
3343              ELSE
3344                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3345                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3346                       i = surf_usm_h%i(m)
3347                       j = surf_usm_h%j(m)
3348                       k = surf_usm_h%k(m)
3349                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_window_av(iwl,m)
3350                    ENDDO
3351                 ELSE
3352                    l = idsidx
3353                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3354                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3355                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3356                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3357                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m)
3358                    ENDDO
3359                 ENDIF
3360              ENDIF
3361
3362          CASE ( 'usm_t_green' )
3363!
3364!--           green temperature for  iwl layer of walls and land
3365              IF ( av == 0 )  THEN
3366                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3367                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3368                       i = surf_usm_h%i(m)
3369                       j = surf_usm_h%j(m)
3370                       k = surf_usm_h%k(m)
3371                       temp_pf(k,j,i) = t_green_h(iwl,m)
3372                    ENDDO
3373                 ELSE
3374                    l = idsidx
3375                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3376                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3377                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3378                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3379                       temp_pf(k,j,i) = t_green_v(l)%t(iwl,m)
3380                    ENDDO
3381                 ENDIF
3382              ELSE
3383                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3384                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3385                       i = surf_usm_h%i(m)
3386                       j = surf_usm_h%j(m)
3387                       k = surf_usm_h%k(m)
3388                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_green_av(iwl,m)
3389                    ENDDO
3390                 ELSE
3391                    l = idsidx
3392                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3393                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3394                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3395                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3396                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m)
3397                    ENDDO
3398                 ENDIF
3399              ENDIF
3400             
3401              CASE ( 'usm_swc' )
3402!
3403!--           soil water content for  iwl layer of walls and land
3404              IF ( av == 0 )  THEN
3405                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3406                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3407                       i = surf_usm_h%i(m)
3408                       j = surf_usm_h%j(m)
3409                       k = surf_usm_h%k(m)
3410                       temp_pf(k,j,i) = swc_h(iwl,m)
3411                    ENDDO
3412                 ELSE
3413                    l = idsidx
3414                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3415                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3416                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3417                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3418                       temp_pf(k,j,i) = swc_v(l)%t(iwl,m)
3419                    ENDDO
3420                 ENDIF
3421              ELSE
3422                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3423                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3424                       i = surf_usm_h%i(m)
3425                       j = surf_usm_h%j(m)
3426                       k = surf_usm_h%k(m)
3427                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%swc_av(iwl,m)
3428                    ENDDO
3429                 ELSE
3430                    l = idsidx
3431                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3432                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3433                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3434                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3435                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m)
3436                    ENDDO
3437                 ENDIF
3438              ENDIF
3439
3440             
3441          CASE DEFAULT
3442              found = .FALSE.
3443              RETURN
3444        END SELECT
3445
3446!
3447!--     Rearrange dimensions for NetCDF output
3448!--     FIXME: this may generate FPE overflow upon conversion from DP to SP
3449        DO  j = nys, nyn
3450            DO  i = nxl, nxr
3451                DO  k = nzb_do, nzt_do
3452                    local_pf(i,j,k) = temp_pf(k,j,i)
3453                ENDDO
3454            ENDDO
3455        ENDDO
3456       
3457    END SUBROUTINE usm_data_output_3d
3458   
3459
3460!------------------------------------------------------------------------------!
3461!
3462! Description:
3463! ------------
3464!> Soubroutine defines appropriate grid for netcdf variables.
3465!> It is called out from subroutine netcdf.
3466!------------------------------------------------------------------------------!
3467    SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
3468   
3469        IMPLICIT NONE
3470
3471        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable    !<
3472        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
3473        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
3474        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
3475        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
3476
3477        CHARACTER (len=varnamelength)  :: var
3478
3479        var = TRIM(variable)
3480        IF ( var(1:9) == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_'  .OR.                   &
3481             var(1:16) == 'usm_wghf_window_'  .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.      &
3482             var(1:10) == 'usm_iwghf_'  .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.          &
3483             var(1:9) == 'usm_qsws_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_qsws_veg_'  .OR.              &
3484             var(1:13) == 'usm_qsws_liq_' .OR.                                              &
3485             var(1:15) == 'usm_t_surf_wall'  .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall'  .OR.          &
3486             var(1:17) == 'usm_t_surf_window'  .OR.  var(1:12) == 'usm_t_window'  .OR.      &
3487             var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR. var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.          &
3488             var(1:15) == 'usm_theta_10cm' .OR.                                             &
3489             var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.                &
3490             var(1:16) == 'usm_surfwintrans'  .OR. var(1:7) == 'usm_swc' ) THEN
3491
3492            found = .TRUE.
3493            grid_x = 'x'
3494            grid_y = 'y'
3495            grid_z = 'zu'
3496        ELSE
3497            found  = .FALSE.
3498            grid_x = 'none'
3499            grid_y = 'none'
3500            grid_z = 'none'
3501        ENDIF
3502
3503    END SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid
3504   
3505
3506!------------------------------------------------------------------------------!
3507! Description:
3508! ------------
3509!> Initialization of the wall surface model
3510!------------------------------------------------------------------------------!
3511    SUBROUTINE usm_init_material_model
3512
3513        IMPLICIT NONE
3514
3515        INTEGER(iwp) ::  k, l, m            !< running indices
3516       
3517        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init_material_model', 'start' )
3518
3519!
3520!--     Calculate wall grid spacings.
3521!--     Temperature is defined at the center of the wall layers,
3522!--     whereas gradients/fluxes are defined at the edges (_stag)     
3523!--     apply for all particular surface grids. First for horizontal surfaces
3524        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3525
3526           surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)
3527           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3528               surf_usm_h%dz_wall(k,m) = surf_usm_h%zw(k,m) -                  &
3529                                         surf_usm_h%zw(k-1,m)
3530           ENDDO
3531           surf_usm_h%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)
3532           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3533               surf_usm_h%dz_window(k,m) = surf_usm_h%zw_window(k,m) -         &
3534                                         surf_usm_h%zw_window(k-1,m)
3535           ENDDO
3536           
3537           surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3538
3539           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3540               surf_usm_h%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                          &
3541                           surf_usm_h%dz_wall(k+1,m) + surf_usm_h%dz_wall(k,m) )
3542           ENDDO
3543           surf_usm_h%dz_wall_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3544           
3545           surf_usm_h%dz_window(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3546
3547           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3548               surf_usm_h%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                        &
3549                           surf_usm_h%dz_window(k+1,m) + surf_usm_h%dz_window(k,m) )
3550           ENDDO
3551           surf_usm_h%dz_window_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3552
3553           IF (surf_usm_h%green_type_roof(m) == 2.0_wp ) THEN
3554!
3555!-- extensive green roof
3556!-- set ratio of substrate layer thickness, soil-type and LAI
3557              soil_type = 3
3558              surf_usm_h%lai(m) = 2.0_wp
3559             
3560              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)   = 0.05_wp
3561              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m) = 0.10_wp
3562              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m) = 0.15_wp
3563              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m) = 0.20_wp
3564           ELSE
3565!
3566!-- intensiv green roof
3567!-- set ratio of substrate layer thickness, soil-type and LAI
3568              soil_type = 6
3569              surf_usm_h%lai(m) = 4.0_wp
3570             
3571              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)   = 0.05_wp
3572              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m) = 0.10_wp
3573              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m) = 0.40_wp
3574              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m) = 0.80_wp
3575           ENDIF
3576           
3577           surf_usm_h%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)
3578           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3579               surf_usm_h%dz_green(k,m) = surf_usm_h%zw_green(k,m) -           &
3580                                         surf_usm_h%zw_green(k-1,m)
3581           ENDDO
3582           surf_usm_h%dz_green(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3583
3584           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3585               surf_usm_h%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                         &
3586                           surf_usm_h%dz_green(k+1,m) + surf_usm_h%dz_green(k,m) )
3587           ENDDO
3588           surf_usm_h%dz_green_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3589           
3590          IF ( alpha_vangenuchten == 9999999.9_wp )  THEN
3591             alpha_vangenuchten = soil_pars(0,soil_type)
3592          ENDIF
3593
3594          IF ( l_vangenuchten == 9999999.9_wp )  THEN
3595             l_vangenuchten = soil_pars(1,soil_type)
3596          ENDIF
3597
3598          IF ( n_vangenuchten == 9999999.9_wp )  THEN
3599             n_vangenuchten = soil_pars(2,soil_type)           
3600          ENDIF
3601
3602          IF ( hydraulic_conductivity == 9999999.9_wp )  THEN
3603             hydraulic_conductivity = soil_pars(3,soil_type)           
3604          ENDIF
3605
3606          IF ( saturation_moisture == 9999999.9_wp )  THEN
3607             saturation_moisture = m_soil_pars(0,soil_type)           
3608          ENDIF
3609
3610          IF ( field_capacity == 9999999.9_wp )  THEN
3611             field_capacity = m_soil_pars(1,soil_type)           
3612          ENDIF
3613
3614          IF ( wilting_point == 9999999.9_wp )  THEN
3615             wilting_point = m_soil_pars(2,soil_type)           
3616          ENDIF
3617
3618          IF ( residual_moisture == 9999999.9_wp )  THEN
3619             residual_moisture = m_soil_pars(3,soil_type)       
3620          ENDIF
3621         
3622          DO k = nzb_wall, nzt_wall+1
3623             swc_h(k,m) = field_capacity
3624             rootfr_h(k,m) = 0.5_wp
3625             surf_usm_h%alpha_vg_green(m)      = alpha_vangenuchten
3626             surf_usm_h%l_vg_green(m)          = l_vangenuchten
3627             surf_usm_h%n_vg_green(m)          = n_vangenuchten
3628             surf_usm_h%gamma_w_green_sat(k,m) = hydraulic_conductivity
3629             swc_sat_h(k,m)                    = saturation_moisture
3630             fc_h(k,m)                         = field_capacity
3631             wilt_h(k,m)                       = wilting_point
3632             swc_res_h(k,m)                    = residual_moisture
3633          ENDDO
3634
3635        ENDDO
3636
3637        surf_usm_h%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall
3638        surf_usm_h%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall_stag
3639        surf_usm_h%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window
3640        surf_usm_h%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window_stag
3641        surf_usm_h%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green
3642        surf_usm_h%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green_stag
3643!       
3644!--     For vertical surfaces
3645        DO  l = 0, 3
3646           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3647              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)
3648              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3649                  surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) = surf_usm_v(l)%zw(k,m) -         &
3650                                               surf_usm_v(l)%zw(k-1,m)
3651              ENDDO
3652              surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)
3653              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3654                  surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(k,m) - &
3655                                               surf_usm_v(l)%zw_window(k-1,m)
3656              ENDDO
3657              surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)
3658              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3659                  surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(k,m) - &
3660                                               surf_usm_v(l)%zw_green(k-1,m)
3661              ENDDO
3662           
3663              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall+1,m) =                            &
3664                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3665
3666              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3667                  surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3668                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k+1,m) + &
3669                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) )
3670              ENDDO
3671              surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzt_wall,m) =                         &
3672                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3673              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall+1,m) =                          &
3674                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3675
3676              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3677                  surf_usm_v(l)%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3678                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k+1,m) + &
3679                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) )
3680              ENDDO
3681              surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzt_wall,m) =                         &
3682                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3683              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall+1,m) =                             &
3684                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3685
3686              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3687                  surf_usm_v(l)%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3688                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k+1,m) + &
3689                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) )
3690              ENDDO
3691              surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzt_wall,m) =                         &
3692                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3693           ENDDO
3694           surf_usm_v(l)%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall
3695           surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall_stag
3696           surf_usm_v(l)%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window
3697           surf_usm_v(l)%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window_stag
3698           surf_usm_v(l)%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green
3699           surf_usm_v(l)%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green_stag
3700        ENDDO     
3701
3702       
3703        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init_material_model', 'end' )
3704
3705    END SUBROUTINE usm_init_material_model
3706
3707 
3708!------------------------------------------------------------------------------!
3709! Description:
3710! ------------
3711!> Initialization of the urban surface model
3712!------------------------------------------------------------------------------!
3713    SUBROUTINE usm_init
3714
3715        USE arrays_3d,                                                         &
3716            ONLY:  zw
3717
3718        USE netcdf_data_input_mod,                                             &
3719            ONLY:  building_pars_f, building_type_f, terrain_height_f
3720   
3721        IMPLICIT NONE
3722
3723        INTEGER(iwp) ::  i                   !< loop index x-dirction
3724        INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green       !< index in input list for green albedo
3725        INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall        !< index in input list for wall albedo
3726        INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win         !< index in input list for window albedo
3727        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall       !< index in input list for wall emissivity
3728        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green      !< index in input list for green emissivity
3729        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win        !< index in input list for window emissivity
3730        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w    !< index in input list for green fraction on wall
3731        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r    !< index in input list for green fraction on roof
3732        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1             !< index in input list for heat capacity at first wall layer
3733        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_win         !< index in input list for heat capacity at first window layer
3734        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2             !< index in input list for heat capacity at second wall layer
3735        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_win         !< index in input list for heat capacity at second window layer
3736        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3             !< index in input list for heat capacity at third wall layer
3737        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_win         !< index in input list for heat capacity at third window layer
3738        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r           !< index in input list for LAI on roof
3739        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w           !< index in input list for LAI on wall
3740        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1             !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer
3741        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_win         !< index in input list for thermal conductivity at first window layer
3742        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2             !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer
3743        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_win         !< index in input list for thermal conductivity at second window layer
3744        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3             !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer
3745        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_win         !< index in input list for thermal conductivity at third window layer
3746        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1         !< index in input list for thickness of first wall layer
3747        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_win     !< index in input list for thickness of first window layer
3748        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2         !< index in input list for thickness of second wall layer
3749        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_win     !< index in input list for thickness of second window layer
3750        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3         !< index in input list for thickness of third wall layer
3751        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_win     !< index in input list for thickness of third window layer
3752        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4         !< index in input list for thickness of fourth wall layer
3753        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_win     !< index in input list for thickness of fourth window layer
3754        INTEGER(iwp) ::  ind_trans           !< index in input list for window transmissivity
3755        INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac       !< index in input list for wall fraction
3756        INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac        !< index in input list for window fraction
3757        INTEGER(iwp) ::  ind_z0              !< index in input list for z0
3758        INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh            !< index in input list for z0h / z0q
3759        INTEGER(iwp) ::  j                   !< loop index y-dirction
3760        INTEGER(iwp) ::  k                   !< loop index z-dirction
3761        INTEGER(iwp) ::  l                   !< loop index surface orientation
3762        INTEGER(iwp) ::  m                   !< loop index surface element
3763        INTEGER(iwp) ::  st                  !< dummy 
3764
3765        REAL(wp)     ::  c, tin, twin
3766        REAL(wp)     ::  ground_floor_level_l         !< local height of ground floor level
3767        REAL(wp)     ::  z_agl                        !< height above ground
3768
3769        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init', 'start' )
3770
3771        CALL cpu_log( log_point_s(78), 'usm_init', 'start' )
3772!
3773!--     Initialize building-surface properties
3774        CALL usm_define_pars
3775!
3776!--     surface forcing have to be disabled for LSF
3777!--     in case of enabled urban surface module
3778        IF ( large_scale_forcing )  THEN
3779            lsf_surf = .FALSE.
3780        ENDIF
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!--     Todo: for the moment disable initialization of building roofs with
3786!--     ground-floor-level properties.
3787        surf_usm_h%ground_level = .FALSE. 
3788
3789        DO  l = 0, 3
3790           surf_usm_v(l)%ground_level = .FALSE.
3791           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3792              i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
3793              j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
3794              k = surf_usm_v(l)%k(m)
3795!
3796!--           Determine local ground level. Level 1 - default value,
3797!--           level 2 - initialization according to building type,
3798!--           level 3 - initialization from value read from file.
3799              ground_floor_level_l = ground_floor_level
3800             
3801              IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3802                  ground_floor_level_l =                                       &
3803                              building_pars(ind_gflh,building_type_f%var(j,i))
3804              ENDIF
3805             
3806              IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3807                 IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                 &
3808                      building_pars_f%fill )                                   &
3809                    ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)
3810              ENDIF
3811!
3812!--           Determine height of surface element above ground level. Please
3813!--           note, height of surface element is determined with respect to
3814!--           its height above ground of the reference grid point in atmosphere,
3815!--           Therefore, substract the offset values when assessing the terrain
3816!--           height.
3817              IF ( terrain_height_f%from_file )  THEN
3818                 z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j-surf_usm_v(l)%joff,    &
3819                                                      i-surf_usm_v(l)%ioff)
3820              ELSE
3821                 z_agl = zw(k)
3822              ENDIF
3823!
3824!--           Set flag for ground level
3825              IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                             &
3826                 surf_usm_v(l)%ground_level(m) = .TRUE.
3827
3828           ENDDO
3829        ENDDO
3830!
3831!--     Initialization of resistances.
3832        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3833           surf_usm_h%r_a(m)        = 50.0_wp
3834           surf_usm_h%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3835           surf_usm_h%r_a_window(m) = 50.0_wp
3836        ENDDO
3837        DO  l = 0, 3
3838           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3839              surf_usm_v(l)%r_a(m)        = 50.0_wp
3840              surf_usm_v(l)%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3841              surf_usm_v(l)%r_a_window(m) = 50.0_wp
3842           ENDDO
3843        ENDDO
3844       
3845!
3846!--    Map values onto horizontal elemements
3847       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3848             surf_usm_h%r_canopy_min(m)     = 200.0_wp !< min_canopy_resistance
3849             surf_usm_h%g_d(m)              = 0.0_wp   !< canopy_resistance_coefficient
3850       ENDDO
3851!
3852!--    Map values onto vertical elements, even though this does not make
3853!--    much sense.
3854       DO  l = 0, 3
3855          DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3856                surf_usm_v(l)%r_canopy_min(m)     = 200.0_wp !< min_canopy_resistance
3857                surf_usm_v(l)%g_d(m)              = 0.0_wp   !< canopy_resistance_coefficient
3858          ENDDO
3859       ENDDO
3860
3861!
3862!--     Initialize urban-type surface attribute. According to initialization in
3863!--     land-surface model, follow a 3-level approach.
3864!--     Level 1 - initialization via default attributes
3865        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3866!
3867!--        Now, all horizontal surfaces are roof surfaces (?)
3868           surf_usm_h%isroof_surf(m)   = .TRUE.
3869           surf_usm_h%surface_types(m) = roof_category         !< default category for root surface
3870!
3871!--        In order to distinguish between ground floor level and
3872!--        above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3873
3874           ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3875                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3876           ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3877                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3878           ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3879                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3880           ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3881                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3882!
3883!--        Store building type and its name on each surface element
3884           surf_usm_h%building_type(m)      = building_type
3885           surf_usm_h%building_type_name(m) = building_type_name(building_type)
3886!
3887!--        Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3888           surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac_r,building_type)   
3889           surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3890           surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac_r,building_type) 
3891           surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_lai_r,building_type) 
3892
3893           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_wall_r,building_type) 
3894           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_wall_r,building_type)
3895           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_wall_r,building_type)
3896           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_wall_r,building_type)   
3897           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_wall_r,building_type) 
3898           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_wall_r,building_type) 
3899           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_wall_r,building_type)
3900           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_wall_r,building_type)   
3901           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1_wall_r,building_type) 
3902           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1_wall_r,building_type)
3903           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc2_wall_r,building_type)
3904           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc3_wall_r,building_type)   
3905           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1_wall_r,building_type) 
3906           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1_wall_r,building_type)
3907           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc2_wall_r,building_type)
3908           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc3_wall_r,building_type)
3909           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_win_r,building_type) 
3910           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_win_r,building_type)
3911           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_win_r,building_type)
3912           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_win_r,building_type)   
3913           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_win_r,building_type) 
3914           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_win_r,building_type) 
3915           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_win_r,building_type)
3916           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_win_r,building_type)   
3917
3918           surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_summer,building_type)   
3919           surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_winter,building_type)   
3920!
3921!--        emissivity of wall-, green- and window fraction
3922           surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall_r,building_type)
3923           surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green_r,building_type)
3924           surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win_r,building_type)
3925
3926           surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans_r,building_type)
3927
3928           surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3929           surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3930           surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3931!
3932!--        albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
3933           surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall_r,building_type)  )
3934           surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green_r,building_type) )
3935           surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win_r,building_type)   )
3936
3937           surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_wall_r,building_type)
3938           surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_wall_r,building_type)
3939           surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_wall_r,building_type)
3940           surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_wall_r,building_type)
3941           
3942           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_wall_r,building_type)
3943           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_wall_r,building_type)
3944           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_wall_r,building_type)
3945           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_wall_r,building_type)
3946           
3947           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_win_r,building_type)
3948           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_win_r,building_type)
3949           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_win_r,building_type)
3950           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_win_r,building_type)
3951
3952           surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(ind_c_surface,building_type) 
3953           surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(ind_lambda_surf,building_type) 
3954           surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(ind_c_surface_green,building_type) 
3955           surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(ind_lambda_surf_green,building_type) 
3956           surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(ind_c_surface_win,building_type) 
3957           surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(ind_lambda_surf_win,building_type) 
3958           
3959           surf_usm_h%green_type_roof(m)     = building_pars(ind_green_type_roof,building_type)
3960
3961        ENDDO
3962
3963        DO  l = 0, 3
3964           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3965
3966              surf_usm_v(l)%surface_types(m) = wall_category         !< default category for root surface
3967!
3968!--           In order to distinguish between ground floor level and
3969!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3970              ind_alb_green    = MERGE( ind_alb_green_gfl,    ind_alb_green_agfl,    &
3971                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3972              ind_alb_wall     = MERGE( ind_alb_wall_gfl,     ind_alb_wall_agfl,     &
3973                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3974              ind_alb_win      = MERGE( ind_alb_win_gfl,      ind_alb_win_agfl,      &
3975                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3976              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3977                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3978              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3979                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3980              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3981                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3982              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3983                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3984              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3985                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3986              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3987                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3988              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3989                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3990              ind_hc1_win      = MERGE( ind_hc1_win_gfl,      ind_hc1_win_agfl,      &
3991                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3992              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
3993                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3994              ind_hc2_win      = MERGE( ind_hc2_win_gfl,      ind_hc2_win_agfl,      &
3995                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3996              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
3997                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3998              ind_hc3_win      = MERGE( ind_hc3_win_gfl,      ind_hc3_win_agfl,      &
3999                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4000              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4001                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4002              ind_tc1_win      = MERGE( ind_tc1_win_gfl,      ind_tc1_win_agfl,      &
4003                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4004              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4005                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4006              ind_tc2_win      = MERGE( ind_tc2_win_gfl,      ind_tc2_win_agfl,      &
4007                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4008              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4009                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4010              ind_tc3_win      = MERGE( ind_tc3_win_gfl,      ind_tc3_win_agfl,      &
4011                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4012              ind_thick_1      = MERGE( ind_thick_1_gfl,      ind_thick_1_agfl,      &
4013                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4014              ind_thick_1_win  = MERGE( ind_thick_1_win_gfl,  ind_thick_1_win_agfl,  &
4015                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4016              ind_thick_2      = MERGE( ind_thick_2_gfl,      ind_thick_2_agfl,      &
4017                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4018              ind_thick_2_win  = MERGE( ind_thick_2_win_gfl,  ind_thick_2_win_agfl,  &
4019                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4020              ind_thick_3      = MERGE( ind_thick_3_gfl,      ind_thick_3_agfl,      &
4021                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4022              ind_thick_3_win  = MERGE( ind_thick_3_win_gfl,  ind_thick_3_win_agfl,  &
4023                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4024              ind_thick_4      = MERGE( ind_thick_4_gfl,      ind_thick_4_agfl,      &
4025                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4026              ind_thick_4_win  = MERGE( ind_thick_4_win_gfl,  ind_thick_4_win_agfl,  &
4027                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4028              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4029                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4030              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4031                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4032              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4033                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4034              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4035                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4036              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4037                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4038              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4039                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4040!
4041!--           Store building type and its name on each surface element
4042              surf_usm_v(l)%building_type(m)      = building_type
4043              surf_usm_v(l)%building_type_name(m) = building_type_name(building_type)
4044!
4045!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4046              surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)   = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
4047              surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)  = building_pars(ind_green_frac_w,building_type) 
4048              surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)    = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
4049              surf_usm_v(l)%lai(m)                 = building_pars(ind_lai_w,building_type) 
4050
4051              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
4052              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
4053              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
4054              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
4055             
4056              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1,building_type) 
4057              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1,building_type)
4058              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc2,building_type)
4059              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc3,building_type)   
4060             
4061              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_win,building_type) 
4062              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_win,building_type)
4063              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_win,building_type)
4064              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_win,building_type)   
4065
4066              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4067              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4068              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
4069              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
4070             
4071              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1,building_type) 
4072              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1,building_type)
4073              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc2,building_type)
4074              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc3,building_type)   
4075
4076              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_win,building_type) 
4077              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_win,building_type) 
4078              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_win,building_type)
4079              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_win,building_type)   
4080
4081              surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_summer,building_type)   
4082              surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_winter,building_type)   
4083!
4084!--           emissivity of wall-, green- and window fraction
4085              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
4086              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
4087              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
4088
4089              surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
4090
4091              surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
4092              surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
4093              surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
4094
4095              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type) )
4096              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
4097              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type) )
4098
4099              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
4100              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
4101              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
4102              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
4103             
4104              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
4105              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
4106              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
4107              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
4108
4109              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_win,building_type)
4110              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_win,building_type)
4111              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_win,building_type)
4112              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_win,building_type)
4113
4114              surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(ind_c_surface,building_type) 
4115              surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(ind_lambda_surf,building_type)
4116              surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(ind_c_surface_green,building_type) 
4117              surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(ind_lambda_surf_green,building_type)
4118              surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(ind_c_surface_win,building_type) 
4119              surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(ind_lambda_surf_win,building_type)
4120
4121           ENDDO
4122        ENDDO
4123!
4124!--     Level 2 - initialization via building type read from file
4125        IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4126           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4127              i = surf_usm_h%i(m)
4128              j = surf_usm_h%j(m)
4129!
4130!--           For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4131              st = building_type_f%var(j,i)
4132              IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4133
4134!
4135!--              In order to distinguish between ground floor level and
4136!--              above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4137
4138                 ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4139                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4140                 ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4141                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4142                 ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4143                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4144                 ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4145                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4146!
4147!--              Store building type and its name on each surface element
4148                 surf_usm_h%building_type(m)      = st
4149                 surf_usm_h%building_type_name(m) = building_type_name(st)
4150!
4151!--              Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4152                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac_r,st)   
4153                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4154                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac_r,st) 
4155                 surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_lai_r,st) 
4156
4157                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_wall_r,st) 
4158                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_wall_r,st)
4159                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_wall_r,st)
4160                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_wall_r,st)   
4161                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_wall_r,st) 
4162                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_wall_r,st) 
4163                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_wall_r,st)
4164                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_wall_r,st)   
4165                 
4166                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1_wall_r,st) 
4167                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1_wall_r,st)
4168                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc2_wall_r,st)
4169                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc3_wall_r,st)   
4170                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1_wall_r,st) 
4171                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1_wall_r,st)
4172                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc2_wall_r,st)
4173                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc3_wall_r,st)   
4174               
4175                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_win_r,st) 
4176                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_win_r,st)
4177                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_win_r,st)
4178                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_win_r,st)   
4179                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_win_r,st) 
4180                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_win_r,st) 
4181                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_win_r,st)
4182                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_win_r,st)   
4183
4184                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_summer,st)   
4185                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_winter,st)   
4186!
4187!--              emissivity of wall-, green- and window fraction
4188                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall_r,st)
4189                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green_r,st)
4190                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win_r,st)
4191
4192                 surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans_r,st)
4193
4194                 surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4195                 surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4196                 surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4197!
4198!--              albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
4199                 surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall_r,st) )
4200                 surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green_r,st) )
4201                 surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win_r,st) )
4202
4203                 surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_wall_r,st)
4204                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_wall_r,st)
4205                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_wall_r,st)
4206                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_wall_r,st)
4207                 
4208                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_wall_r,st)
4209                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_wall_r,st)
4210                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_wall_r,st)
4211                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_wall_r,st)
4212
4213                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_win_r,st)
4214                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_win_r,st)
4215                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_win_r,st)
4216                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_win_r,st)
4217
4218                 surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(ind_c_surface,st) 
4219                 surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(ind_lambda_surf,st)
4220                 surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(ind_c_surface_green,st) 
4221                 surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(ind_lambda_surf_green,st)
4222                 surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(ind_c_surface_win,st) 
4223                 surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(ind_lambda_surf_win,st)
4224                 
4225                 surf_usm_h%green_type_roof(m)     = building_pars(ind_green_type_roof,st)
4226
4227              ENDIF
4228           ENDDO
4229
4230           DO  l = 0, 3
4231              DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
4232                 i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
4233                 j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
4234!
4235!--              For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4236
4237                 st = building_type_f%var(j,i)
4238                 IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4239
4240!
4241!--                 In order to distinguish between ground floor level and
4242!--                 above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4243                    ind_alb_green    = MERGE( ind_alb_green_gfl,    ind_alb_green_agfl,    &
4244                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4245                    ind_alb_wall     = MERGE( ind_alb_wall_gfl,     ind_alb_wall_agfl,     &
4246                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4247                    ind_alb_win      = MERGE( ind_alb_win_gfl,      ind_alb_win_agfl,      &
4248                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4249                    ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4250                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4251                    ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4252                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4253                    ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4254                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4255                    ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4256                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4257                    ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4258                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4259                    ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4260                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4261                    ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4262                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4263                    ind_hc1_win      = MERGE( ind_hc1_win_gfl,      ind_hc1_win_agfl,      &
4264                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4265                    ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4266                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4267                    ind_hc2_win      = MERGE( ind_hc2_win_gfl,      ind_hc2_win_agfl,      &
4268                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4269                    ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4270                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4271                    ind_hc3_win      = MERGE( ind_hc3_win_gfl,      ind_hc3_win_agfl,      &
4272                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4273                    ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4274                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4275                    ind_tc1_win      = MERGE( ind_tc1_win_gfl,      ind_tc1_win_agfl,      &
4276                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4277                    ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4278                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4279                    ind_tc2_win      = MERGE( ind_tc2_win_gfl,      ind_tc2_win_agfl,      &
4280                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4281                    ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4282                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4283                    ind_tc3_win      = MERGE( ind_tc3_win_gfl,      ind_tc3_win_agfl,      &
4284                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4285                    ind_thick_1      = MERGE( ind_thick_1_gfl,      ind_thick_1_agfl,      &
4286                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4287                    ind_thick_1_win  = MERGE( ind_thick_1_win_gfl,  ind_thick_1_win_agfl,  &
4288                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4289                    ind_thick_2      = MERGE( ind_thick_2_gfl,      ind_thick_2_agfl,      &
4290                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4291                    ind_thick_2_win  = MERGE( ind_thick_2_win_gfl,  ind_thick_2_win_agfl,  &
4292                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4293                    ind_thick_3      = MERGE( ind_thick_3_gfl,      ind_thick_3_agfl,      &
4294                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4295                    ind_thick_3_win  = MERGE( ind_thick_3_win_gfl,  ind_thick_3_win_agfl,  &
4296                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4297                    ind_thick_4      = MERGE( ind_thick_4_gfl,      ind_thick_4_agfl,      &
4298                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4299                    ind_thick_4_win  = MERGE( ind_thick_4_win_gfl,  ind_thick_4_win_agfl,  &
4300                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4301                    ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4302                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4303                    ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4304                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4305                    ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4306                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4307                    ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4308                                            surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4309                    ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4310                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4311                    ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4312                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4313!
4314!--                 Store building type and its name on each surface element
4315                    surf_usm_v(l)%building_type(m)      = st
4316                    surf_usm_v(l)%building_type_name(m) = building_type_name(st)
4317!
4318!--                 Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4319                    surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4320                    surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_w,st) 
4321                    surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st)   
4322                    surf_usm_v(l)%lai(m)                = building_pars(ind_lai_w,st) 
4323
4324                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4325                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4326                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4327                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4328                   
4329                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1,st) 
4330                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1,st)
4331                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc2,st)
4332                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc3,st)
4333                   
4334                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_win,st) 
4335                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_win,st)
4336                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_win,st)
4337                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_win,st)
4338
4339                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4340                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4341                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4342                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4343                   
4344                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1,st) 
4345                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1,st)
4346                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc2,st)
4347                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc3,st)
4348                   
4349                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_win,st) 
4350                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_win,st) 
4351                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_win,st)
4352                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_win,st) 
4353
4354                    surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_summer,st)   
4355                    surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_winter,st)   
4356!
4357!--                 emissivity of wall-, green- and window fraction
4358                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4359                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4360                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4361
4362                    surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4363
4364                    surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4365                    surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4366                    surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4367
4368                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4369                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4370                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4371
4372                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4373                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4374                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4375                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4376                   
4377                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4378                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4379                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4380                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4381                   
4382                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_win,st)
4383                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_win,st)
4384                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_win,st)
4385                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_win,st)
4386
4387                    surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(ind_c_surface,st) 
4388                    surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(ind_lambda_surf,st) 
4389                    surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(ind_c_surface_green,st) 
4390                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(ind_lambda_surf_green,st) 
4391                    surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(ind_c_surface_win,st) 
4392                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(ind_lambda_surf_win,st) 
4393
4394
4395                 ENDIF
4396              ENDDO
4397           ENDDO
4398        ENDIF
4399       
4400!
4401!--     Level 3 - initialization via building_pars read from file. Note, only
4402!--     variables that are also defined in the input-standard can be initialized
4403!--     via file. Other variables will be initialized on level 1 or 2.
4404        IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
4405           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4406              i = surf_usm_h%i(m)
4407              j = surf_usm_h%j(m)
4408
4409!
4410!--           In order to distinguish between ground floor level and
4411!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4412              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,                     &
4413                                        ind_wall_frac_agfl,                    &
4414                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4415              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl,                  &
4416                                        ind_green_frac_r_agfl,                 &
4417                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4418              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,                      &
4419                                        ind_win_frac_agfl,                     &
4420                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4421              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,                         &
4422                                        ind_lai_r_agfl,                        &
4423                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4424              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,                            &
4425                                        ind_z0_agfl,                           &
4426                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4427              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,                          &
4428                                        ind_z0qh_agfl,                         &
4429                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4430              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,                           &
4431                                        ind_hc1_agfl,                          &
4432                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4433              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,                           &
4434                                        ind_hc2_agfl,                          &
4435                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4436              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,                           &
4437                                        ind_hc3_agfl,                          &
4438                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4439              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,                           &
4440                                        ind_tc1_agfl,                          &
4441                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4442              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,                           &
4443                                        ind_tc2_agfl,                          &
4444                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4445              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,                           &
4446                                        ind_tc3_agfl,                          &
4447                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4448              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,                     &
4449                                        ind_emis_wall_agfl,                    &
4450                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4451              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,                    &
4452                                        ind_emis_green_agfl,                   &
4453                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4454              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,                      &
4455                                        ind_emis_win_agfl,                     &
4456                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4457              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,                         &
4458                                        ind_trans_agfl,                        &
4459                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4460
4461!
4462!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4463              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i) /=               &
4464                   building_pars_f%fill )                                      &
4465                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  =                            &
4466                                    building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i)   
4467                 
4468              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) /=            &         
4469                   building_pars_f%fill )                                      & 
4470                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) =                            &
4471                                    building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) 
4472                 
4473              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i) /=                &
4474                   building_pars_f%fill )                                      & 
4475                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   =                            &
4476                                    building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i)
4477 
4478              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i) /=                   &
4479                   building_pars_f%fill )                                      &
4480                 surf_usm_h%lai(m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i)
4481
4482              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /=                     &
4483                   building_pars_f%fill )  THEN
4484                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   =                         &
4485                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4486                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) =                         &
4487                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4488              ENDIF
4489             
4490             
4491              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /=                     &
4492                   building_pars_f%fill )                                      &
4493                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) =                         &
4494                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4495                 
4496              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /=                     &
4497                   building_pars_f%fill )                                      &
4498                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) =                         &
4499                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4500                 
4501              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /=                     &
4502                   building_pars_f%fill )  THEN
4503                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   =                        &
4504                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4505                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) =                        &
4506                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4507              ENDIF
4508              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /=                     &
4509                   building_pars_f%fill )                                      &
4510                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) =                        &
4511                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4512                 
4513              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /=                     &
4514                   building_pars_f%fill )                                      &
4515                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) =                        &
4516                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4517                 
4518              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /=                     &
4519                   building_pars_f%fill )  THEN
4520                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   =                       &
4521                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4522                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) =                       &
4523                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4524              ENDIF
4525              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /=                     &
4526                   building_pars_f%fill )                                      &
4527                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) =                       &
4528                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4529                 
4530              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /=                     &
4531                   building_pars_f%fill )                                      &
4532                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) =                       &
4533                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4534
4535              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /=                     &
4536                   building_pars_f%fill )  THEN
4537                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   =                           &
4538                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4539                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) =                           &
4540                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4541              ENDIF
4542              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /=                     & 
4543                   building_pars_f%fill )                                      &
4544                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) =                           &
4545                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4546                 
4547              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /=                     &
4548                   building_pars_f%fill )                                      & 
4549                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) =                           &
4550                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4551                 
4552              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /=                     &
4553                   building_pars_f%fill )  THEN
4554                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   =                     &
4555                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4556                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) =                     &
4557                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4558              ENDIF
4559              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /=                     & 
4560                   building_pars_f%fill )                                      &
4561                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) =                     &
4562                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4563                 
4564              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /=                     &       
4565                   building_pars_f%fill )                                      &
4566                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) =                     &
4567                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4568                 
4569              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /=                     &
4570                   building_pars_f%fill )  THEN
4571                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   =                    &
4572                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4573                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) =                    &
4574                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4575              ENDIF
4576              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /=                     &     
4577                   building_pars_f%fill )                                      &
4578                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) =                    &
4579                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4580                 
4581              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /=                     &   
4582                   building_pars_f%fill )                                      &
4583                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) =                    &
4584                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4585
4586              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_indoor_target_temp_summer,j,i) /=&           
4587                   building_pars_f%fill )                                      & 
4588                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  =                           &
4589                      building_pars_f%pars_xy(ind_indoor_target_temp_summer,j,i)   
4590              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_indoor_target_temp_winter,j,i) /=&           
4591                   building_pars_f%fill )                                      & 
4592                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  =                           &
4593                      building_pars_f%pars_xy(ind_indoor_target_temp_winter,j,i)   
4594
4595              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i) /=               &   
4596                   building_pars_f%fill )                                      &
4597                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  =                      &
4598                                    building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i)
4599                 
4600              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_green,j,i) /=              &           
4601                   building_pars_f%fill )                                      &
4602                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) =                      &
4603