source: palm/trunk/SOURCE/urban_surface_mod.f90 @ 4127

Last change on this file since 4127 was 4127, checked in by suehring, 23 months ago

Merge with branch resler: biomet- output of bio_mrt added; plant_canopy - separate vertical dimension for 3D output (to save disk space); radiation - remove unused plant canopy variables; urban-surface model - do not add anthropogenic heat during wall spin-up

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 548.1 KB
Line 
1!> @file urban_surface_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 2015-2019 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 4127 2019-07-30 14:47:10Z suehring $
30! Do not add anthopogenic energy during wall/soil spin-up
31! (merge from branch resler)
32!
33! 4077 2019-07-09 13:27:11Z gronemeier
34! Set roughness length z0 and z0h/q at ground-floor level to same value as
35! those above ground-floor level
36!
37! 4051 2019-06-24 13:58:30Z suehring
38! Remove work-around for green surface fraction on buildings
39! (do not set it zero)
40!
41! 4050 2019-06-24 13:57:27Z suehring
42! In order to avoid confusion with global control parameter, rename the
43! USM-internal flag spinup into during_spinup.
44!
45! 3987 2019-05-22 09:52:13Z kanani
46! Introduce alternative switch for debug output during timestepping
47!
48! 3943 2019-05-02 09:50:41Z maronga
49! Removed qsws_eb. Bugfix in calculation of qsws.
50!
51! 3933 2019-04-25 12:33:20Z kanani
52! Remove allocation of pt_2m, this is done in surface_mod now (surfaces%pt_2m)
53!
54! 3921 2019-04-18 14:21:10Z suehring
55! Undo accidentally commented initialization 
56!
57! 3918 2019-04-18 13:33:11Z suehring
58! Set green fraction to zero also at vertical surfaces
59!
60! 3914 2019-04-17 16:02:02Z suehring
61! In order to obtain correct surface temperature during spinup set window
62! fraction to zero (only during spinup) instead of just disabling
63! time-integration of window-surface temperature.
64!
65! 3901 2019-04-16 16:17:02Z suehring
66! Workaround - set green fraction to zero ( green-heat model crashes ).
67!
68! 3896 2019-04-15 10:10:17Z suehring
69!
70!
71! 3896 2019-04-15 10:10:17Z suehring
72! Bugfix, wrong index used for accessing building_pars from PIDS
73!
74! 3885 2019-04-11 11:29:34Z kanani
75! Changes related to global restructuring of location messages and introduction
76! of additional debug messages
77!
78! 3882 2019-04-10 11:08:06Z suehring
79! Avoid different type kinds
80! Move definition of building-surface properties from declaration block
81! to an extra routine
82!
83! 3881 2019-04-10 09:31:22Z suehring
84! Revise determination of local ground-floor level height.
85! Make level 3 initalization conform with Palm-input-data standard
86! Move output of albedo and emissivity to radiation module
87!
88! 3832 2019-03-28 13:16:58Z raasch
89! instrumented with openmp directives
90!
91! 3824 2019-03-27 15:56:16Z pavelkrc
92! Remove unused imports
93!
94!
95! 3814 2019-03-26 08:40:31Z pavelkrc
96! unused subroutine commented out
97!
98! 3769 2019-02-28 10:16:49Z moh.hefny
99! removed unused variables
100!
101! 3767 2019-02-27 08:18:02Z raasch
102! unused variables removed from rrd-subroutines parameter list
103!
104! 3748 2019-02-18 10:38:31Z suehring
105! Revise conversion of waste-heat flux (do not divide by air density, will
106! be done in diffusion_s)
107!
108! 3745 2019-02-15 18:57:56Z suehring
109! - Remove internal flag indoor_model (is a global control parameter)
110! - add waste heat from buildings to the kinmatic heat flux
111! - consider waste heat in restart data
112! - remove unused USE statements
113!
114! 3744 2019-02-15 18:38:58Z suehring
115! fixed surface heat capacity in the building parameters
116! convert the file back to unix format
117!
118! 3730 2019-02-11 11:26:47Z moh.hefny
119! Formatting and clean-up (rvtils)
120!
121! 3710 2019-01-30 18:11:19Z suehring
122! Check if building type is set within a valid range.
123!
124! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
125! make nzb_wall public, required for virtual-measurements
126!
127! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
128! Some interface calls moved to module_interface + cleanup
129!
130! 3655 2019-01-07 16:51:22Z knoop
131! Implementation of the PALM module interface
132!
133! 3636 2018-12-19 13:48:34Z raasch
134! nopointer option removed
135!
136! 3614 2018-12-10 07:05:46Z raasch
137! unused variables removed
138!
139! 3607 2018-12-07 11:56:58Z suehring
140! Output of radiation-related quantities migrated to radiation_model_mod.
141!
142! 3597 2018-12-04 08:40:18Z maronga
143! Fixed calculation method of near surface air potential temperature at 10 cm
144! and moved to surface_layer_fluxes. Removed unnecessary _eb strings.
145!
146! 3524 2018-11-14 13:36:44Z raasch
147! bugfix concerning allocation of t_surf_wall_v
148!
149! 3502 2018-11-07 14:45:23Z suehring
150! Disable initialization of building roofs with ground-floor-level properties,
151! since this causes strong oscillations of surface temperature during the
152! spinup.
153!
154! 3469 2018-10-30 20:05:07Z kanani
155! Add missing PUBLIC variables for new indoor model
156!
157! 3449 2018-10-29 19:36:56Z suehring
158! Bugfix: Fix average arrays allocations in usm_3d_data_averaging (J.Resler)
159! Bugfix: Fix reading wall temperatures (J.Resler)
160! Bugfix: Fix treating of outputs for wall temperature and sky view factors (J.Resler)
161!
162!
163! 3435 2018-10-26 18:25:44Z gronemeier
164! Bugfix: allocate gamma_w_green_sat until nzt_wall+1
165!
166! 3418 2018-10-24 16:07:39Z kanani
167! (rvtils, srissman)
168! -Updated building databse, two green roof types (ind_green_type_roof)
169! -Latent heat flux for green walls and roofs, new output of latent heatflux
170!  and soil water content of green roof substrate
171! -t_surf changed to t_surf_wall
172! -Added namelist parameter usm_wall_mod for lower wall tendency
173!  of first two wall layers during spinup
174! -Window calculations deactivated during spinup
175!
176! 3382 2018-10-19 13:10:32Z knoop
177! Bugix: made array declaration Fortran Standard conform
178!
179! 3378 2018-10-19 12:34:59Z kanani
180! merge from radiation branch (r3362) into trunk
181! (moh.hefny):
182! - check the requested output variables if they are correct
183! - added unscheduled_radiation_calls switch to control force_radiation_call
184! - minor formate changes
185!
186! 3371 2018-10-18 13:40:12Z knoop
187! Set flag indicating that albedo at urban surfaces is already initialized
188!
189! 3347 2018-10-15 14:21:08Z suehring
190! Enable USM initialization with default building parameters in case no static
191! input file exist.
192!
193! 3343 2018-10-15 10:38:52Z suehring
194! Add output variables usm_rad_pc_inlw, usm_rad_pc_insw*
195!
196! 3274 2018-09-24 15:42:55Z knoop
197! Modularization of all bulk cloud physics code components
198!
199! 3248 2018-09-14 09:42:06Z sward
200! Minor formating changes
201!
202! 3246 2018-09-13 15:14:50Z sward
203! Added error handling for input namelist via parin_fail_message
204!
205! 3241 2018-09-12 15:02:00Z raasch
206! unused variables removed
207!
208! 3223 2018-08-30 13:48:17Z suehring
209! Bugfix for commit 3222
210!
211! 3222 2018-08-30 13:35:35Z suehring
212! Introduction of surface array for type and its name
213!
214! 3203 2018-08-23 10:48:36Z suehring
215! Revise bulk parameter for emissivity at ground-floor level
216!
217! 3196 2018-08-13 12:26:14Z maronga
218! Added maximum aerodynamic resistance of 300 for horiztonal surfaces.
219!
220! 3176 2018-07-26 17:12:48Z suehring
221! Bugfix, update virtual potential surface temparture, else heat fluxes on
222! roofs might become unphysical
223!
224! 3152 2018-07-19 13:26:52Z suehring
225! Initialize q_surface, which might be used in surface_layer_fluxes
226!
227! 3151 2018-07-19 08:45:38Z raasch
228! remaining preprocessor define strings __check removed
229!
230! 3136 2018-07-16 14:48:21Z suehring
231! Limit also roughness length for heat and moisture where necessary
232!
233! 3123 2018-07-12 16:21:53Z suehring
234! Correct working precision for INTEGER number
235!
236! 3115 2018-07-10 12:49:26Z suehring
237! Additional building type to represent bridges
238!
239! 3091 2018-06-28 16:20:35Z suehring
240! - Limit aerodynamic resistance at vertical walls.
241! - Add check for local roughness length not exceeding surface-layer height and
242!   limit roughness length where necessary.
243!
244! 3065 2018-06-12 07:03:02Z Giersch
245! Unused array dxdir was removed, dz was replaced by dzu to consider vertical
246! grid stretching
247!
248! 3049 2018-05-29 13:52:36Z Giersch
249! Error messages revised
250!
251! 3045 2018-05-28 07:55:41Z Giersch
252! Error message added
253!
254! 3029 2018-05-23 12:19:17Z raasch
255! bugfix: close unit 151 instead of 90
256!
257! 3014 2018-05-09 08:42:38Z maronga
258! Added pc_transpiration_rate
259!
260! 2977 2018-04-17 10:27:57Z kanani
261! Implement changes from branch radiation (r2948-2971) with minor modifications.
262! (moh.hefny):
263! Extended exn for all model domain height to avoid the need to get nzut.
264!
265! 2963 2018-04-12 14:47:44Z suehring
266! Introduce index for vegetation/wall, pavement/green-wall and water/window
267! surfaces, for clearer access of surface fraction, albedo, emissivity, etc. .
268!
269! 2943 2018-04-03 16:17:10Z suehring
270! Calculate exner function at all height levels and remove some un-used
271! variables.
272!
273! 2932 2018-03-26 09:39:22Z maronga
274! renamed urban_surface_par to urban_surface_parameters
275!
276! 2921 2018-03-22 15:05:23Z Giersch
277! The activation of spinup has been moved to parin
278!
279! 2920 2018-03-22 11:22:01Z kanani
280! Remove unused pcbl, npcbl from ONLY list
281! moh.hefny:
282! Fixed bugs introduced by new structures and by moving radiation interaction
283! into radiation_model_mod.f90.
284! Bugfix: usm data output 3D didn't respect directions
285!
286! 2906 2018-03-19 08:56:40Z Giersch
287! Local variable ids has to be initialized with a value of -1 in
288! usm_3d_data_averaging
289!
290! 2894 2018-03-15 09:17:58Z Giersch
291! Calculations of the index range of the subdomain on file which overlaps with
292! the current subdomain are already done in read_restart_data_mod,
293! usm_read/write_restart_data have been renamed to usm_r/wrd_local, variable
294! named found has been introduced for checking if restart data was found,
295! reading of restart strings has been moved completely to
296! read_restart_data_mod, usm_rrd_local is already inside the overlap loop
297! programmed in read_restart_data_mod, SAVE attribute added where necessary,
298! deallocation and allocation of some arrays have been changed to take care of
299! different restart files that can be opened (index i), the marker *** end usm
300! *** is not necessary anymore, strings and their respective lengths are
301! written out and read now in case of restart runs to get rid of prescribed
302! character lengths
303!
304! 2805 2018-02-14 17:00:09Z suehring
305! Initialization of resistances.
306!
307! 2797 2018-02-08 13:24:35Z suehring
308! Comment concerning output of ground-heat flux added.
309!
310! 2766 2018-01-22 17:17:47Z kanani
311! Removed redundant commas, added some blanks
312!
313! 2765 2018-01-22 11:34:58Z maronga
314! Major bugfix in calculation of f_shf. Adjustment of roughness lengths in
315! building_pars
316!
317! 2750 2018-01-15 16:26:51Z knoop
318! Move flag plant canopy to modules
319!
320! 2737 2018-01-11 14:58:11Z kanani
321! Removed unused variables t_surf_whole...
322!
323! 2735 2018-01-11 12:01:27Z suehring
324! resistances are saved in surface attributes
325!
326! 2723 2018-01-05 09:27:03Z maronga
327! Bugfix for spinups (end_time was increased twice in case of LSM + USM runs)
328!
329! 2720 2018-01-02 16:27:15Z kanani
330! Correction of comment
331!
332! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
333! Corrected "Former revisions" section
334!
335! 2705 2017-12-18 11:26:23Z maronga
336! Changes from last commit documented
337!
338! 2703 2017-12-15 20:12:38Z maronga
339! Workaround for calculation of r_a
340!
341! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
342! - Change in file header (GPL part)
343! - Bugfix in calculation of pt_surface and related fluxes. (BM)
344! - Do not write surface temperatures onto pt array as this might cause
345!   problems with nesting. (MS)
346! - Revised calculation of pt1 (now done in surface_layer_fluxes).
347!   Bugfix, f_shf_window and f_shf_green were not set at vertical surface
348!   elements. (MS)
349! - merged with branch ebsolver
350!   green building surfaces do not evaporate yet
351!   properties of green wall layers and window layers are taken from wall layers
352!   this input data is missing. (RvT)
353! - Merged with branch radiation (developed by Mohamed Salim)
354! - Revised initialization. (MS)
355! - Rename emiss_surf into emissivity, roughness_wall into z0, albedo_surf into
356!   albedo. (MS)
357! - Move first call of usm_radiatin from usm_init to init_3d_model
358! - fixed problem with near surface temperature
359! - added near surface temperature pt_10cm_h(m), pt_10cm_v(l)%t(m)
360! - does not work with temp profile including stability, ol
361!   pt_10cm = pt1 now
362! - merged with 2357 bugfix, error message for nopointer version
363! - added indoor model coupling with wall heat flux
364! - added green substrate/ dry vegetation layer for buildings
365! - merged with 2232 new surface-type structure
366! - added transmissivity of window tiles
367! - added MOSAIK tile approach for 3 different surfaces (RvT)
368!
369! 2583 2017-10-26 13:58:38Z knoop
370! Bugfix: reverted MPI_Win_allocate_cptr introduction in last commit
371!
372! 2582 2017-10-26 13:19:46Z hellstea
373! Workaround for gnufortran compiler added in usm_calc_svf. CALL MPI_Win_allocate is
374! replaced by CALL MPI_Win_allocate_cptr if defined ( __gnufortran ).
375!
376! 2544 2017-10-13 18:09:32Z maronga
377! Date and time quantities are now read from date_and_time_mod. Solar constant is
378! read from radiation_model_mod
379!
380! 2516 2017-10-04 11:03:04Z suehring
381! Remove tabs
382!
383! 2514 2017-10-04 09:52:37Z suehring
384! upper bounds of 3d output changed from nx+1,ny+1 to nx,ny
385! no output of ghost layer data
386!
387! 2350 2017-08-15 11:48:26Z kanani
388! Bugfix and error message for nopointer version.
389! Additional "! defined(__nopointer)" as workaround to enable compilation of
390! nopointer version.
391!
392! 2318 2017-07-20 17:27:44Z suehring
393! Get topography top index via Function call
394!
395! 2317 2017-07-20 17:27:19Z suehring
396! Bugfix: adjust output of shf. Added support for spinups
397!
398! 2287 2017-06-15 16:46:30Z suehring
399! Bugfix in determination topography-top index
400!
401! 2269 2017-06-09 11:57:32Z suehring
402! Enable restart runs with different number of PEs
403! Bugfixes nopointer branch
404!
405! 2258 2017-06-08 07:55:13Z suehring
406! Bugfix, add pre-preprocessor directives to enable non-parrallel mode
407!
408! 2233 2017-05-30 18:08:54Z suehring
409!
410! 2232 2017-05-30 17:47:52Z suehring
411! Adjustments according to new surface-type structure. Remove usm_wall_heat_flux;
412! insteat, heat fluxes are directly applied in diffusion_s.
413!
414! 2213 2017-04-24 15:10:35Z kanani
415! Removal of output quantities usm_lad and usm_canopy_hr
416!
417! 2209 2017-04-19 09:34:46Z kanani
418! cpp switch __mpi3 removed,
419! minor formatting,
420! small bugfix for division by zero (Krc)
421!
422! 2113 2017-01-12 13:40:46Z kanani
423! cpp switch __mpi3 added for MPI-3 standard code (Ketelsen)
424!
425! 2071 2016-11-17 11:22:14Z maronga
426! Small bugfix (Resler)
427!
428! 2031 2016-10-21 15:11:58Z knoop
429! renamed variable rho to rho_ocean
430!
431! 2024 2016-10-12 16:42:37Z kanani
432! Bugfixes in deallocation of array plantt and reading of csf/csfsurf,
433! optimization of MPI-RMA operations,
434! declaration of pcbl as integer,
435! renamed usm_radnet -> usm_rad_net, usm_canopy_khf -> usm_canopy_hr,
436! splitted arrays svf -> svf & csf, svfsurf -> svfsurf & csfsurf,
437! use of new control parameter varnamelength,
438! added output variables usm_rad_ressw, usm_rad_reslw,
439! minor formatting changes,
440! minor optimizations.
441!
442! 2011 2016-09-19 17:29:57Z kanani
443! Major reformatting according to PALM coding standard (comments, blanks,
444! alphabetical ordering, etc.),
445! removed debug_prints,
446! removed auxiliary SUBROUTINE get_usm_info, instead, USM flag urban_surface is
447! defined in MODULE control_parameters (modules.f90) to avoid circular
448! dependencies,
449! renamed canopy_heat_flux to pc_heating_rate, as meaning of quantity changed.
450!
451! 2007 2016-08-24 15:47:17Z kanani
452! Initial revision
453!
454!
455! Description:
456! ------------
457! 2016/6/9 - Initial version of the USM (Urban Surface Model)
458!            authors: Jaroslav Resler, Pavel Krc
459!                     (Czech Technical University in Prague and Institute of
460!                      Computer Science of the Czech Academy of Sciences, Prague)
461!            with contributions: Michal Belda, Nina Benesova, Ondrej Vlcek
462!            partly inspired by PALM LSM (B. Maronga)
463!            parameterizations of Ra checked with TUF3D (E. S. Krayenhoff)
464!> Module for Urban Surface Model (USM)
465!> The module includes:
466!>    1. radiation model with direct/diffuse radiation, shading, reflections
467!>       and integration with plant canopy
468!>    2. wall and wall surface model
469!>    3. surface layer energy balance
470!>    4. anthropogenic heat (only from transportation so far)
471!>    5. necessary auxiliary subroutines (reading inputs, writing outputs,
472!>       restart simulations, ...)
473!> It also make use of standard radiation and integrates it into
474!> urban surface model.
475!>
476!> Further work:
477!> -------------
478!> 1. Remove global arrays surfouts, surfoutl and only keep track of radiosity
479!>    from surfaces that are visible from local surfaces (i.e. there is a SVF
480!>    where target is local). To do that, radiosity will be exchanged after each
481!>    reflection step using MPI_Alltoall instead of current MPI_Allgather.
482!>
483!> 2. Temporarily large values of surface heat flux can be observed, up to
484!>    1.2 Km/s, which seem to be not realistic.
485!>
486!> @todo Output of _av variables in case of restarts
487!> @todo Revise flux conversion in energy-balance solver
488!> @todo Check optimizations for RMA operations
489!> @todo Alternatives for MPI_WIN_ALLOCATE? (causes problems with openmpi)
490!> @todo Check for load imbalances in CPU measures, e.g. for exchange_horiz_prog
491!>       factor 3 between min and max time
492!> @todo Check divisions in wtend (etc.) calculations for possible division
493!>       by zero, e.g. in case fraq(0,m) + fraq(1,m) = 0?!
494!> @todo Use unit 90 for OPEN/CLOSE of input files (FK)
495!> @todo Move plant canopy stuff into plant canopy code
496!------------------------------------------------------------------------------!
497 MODULE urban_surface_mod
498
499    USE arrays_3d,                                                             &
500        ONLY:  hyp, zu, pt, p, u, v, w, tend, exner, hyrho, prr, q, ql, vpt
501
502    USE calc_mean_profile_mod,                                                 &
503        ONLY:  calc_mean_profile
504
505    USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
506        ONLY:  c_p, g, kappa, pi, r_d, rho_l, l_v, sigma_sb
507
508    USE control_parameters,                                                    &
509        ONLY:  coupling_start_time, topography,                                &
510               debug_output, debug_output_timestep, debug_string,              &
511               dt_3d, humidity, indoor_model,                                  &
512               intermediate_timestep_count, initializing_actions,              &
513               intermediate_timestep_count_max, simulated_time, end_time,      &
514               timestep_scheme, tsc, coupling_char, io_blocks, io_group,       &
515               message_string, time_since_reference_point, surface_pressure,   &
516               pt_surface, large_scale_forcing, lsf_surf,                      &
517               spinup_pt_mean, spinup_time, time_do3d, dt_do3d,                &
518               average_count_3d, varnamelength, urban_surface, dz
519
520    USE bulk_cloud_model_mod,                                                  &
521        ONLY: bulk_cloud_model, precipitation
522               
523    USE cpulog,                                                                &
524        ONLY:  cpu_log, log_point, log_point_s
525
526    USE date_and_time_mod,                                                     &
527        ONLY:  time_utc_init
528
529    USE grid_variables,                                                        &
530        ONLY:  dx, dy, ddx, ddy, ddx2, ddy2
531
532    USE indices,                                                               &
533        ONLY:  nx, ny, nnx, nny, nnz, nxl, nxlg, nxr, nxrg, nyn, nyng, nys,    &
534               nysg, nzb, nzt, nbgp, wall_flags_0
535
536    USE, INTRINSIC :: iso_c_binding
537
538    USE kinds
539             
540    USE pegrid
541       
542    USE radiation_model_mod,                                                   &
543        ONLY:  albedo_type, radiation_interaction,                             &
544               radiation, rad_sw_in, rad_lw_in, rad_sw_out, rad_lw_out,        &
545               force_radiation_call, iup_u, inorth_u, isouth_u, ieast_u,       &
546               iwest_u, iup_l, inorth_l, isouth_l, ieast_l, iwest_l, id,       &
547               iz, iy, ix,  nsurf, idsvf, ndsvf,                               &
548               idcsf, ndcsf, kdcsf, pct,                                       &
549               nz_urban_b, nz_urban_t, unscheduled_radiation_calls
550
551    USE statistics,                                                            &
552        ONLY:  hom, statistic_regions
553
554    USE surface_mod,                                                           &
555        ONLY:  get_topography_top_index_ji, get_topography_top_index,          &
556               ind_pav_green, ind_veg_wall, ind_wat_win, surf_usm_h,           &
557               surf_usm_v, surface_restore_elements
558
559
560    IMPLICIT NONE
561
562!
563!-- USM model constants
564
565    REAL(wp), PARAMETER ::                     &
566              b_ch               = 6.04_wp,    &  !< Clapp & Hornberger exponent
567              lambda_h_green_dry = 0.19_wp,    &  !< heat conductivity for dry soil   
568              lambda_h_green_sm  = 3.44_wp,    &  !< heat conductivity of the soil matrix
569              lambda_h_water     = 0.57_wp,    &  !< heat conductivity of water
570              psi_sat            = -0.388_wp,  &  !< soil matrix potential at saturation
571              rho_c_soil         = 2.19E6_wp,  &  !< volumetric heat capacity of soil
572              rho_c_water        = 4.20E6_wp      !< volumetric heat capacity of water
573!               m_max_depth        = 0.0002_wp     ! Maximum capacity of the water reservoir (m)
574
575!
576!-- Soil parameters I           alpha_vg,      l_vg_green,    n_vg, gamma_w_green_sat
577    REAL(wp), DIMENSION(0:3,1:7), PARAMETER :: soil_pars = RESHAPE( (/     &
578                                 3.83_wp,  1.250_wp, 1.38_wp,  6.94E-6_wp, &  !< soil 1
579                                 3.14_wp, -2.342_wp, 1.28_wp,  1.16E-6_wp, &  !< soil 2
580                                 0.83_wp, -0.588_wp, 1.25_wp,  0.26E-6_wp, &  !< soil 3
581                                 3.67_wp, -1.977_wp, 1.10_wp,  2.87E-6_wp, &  !< soil 4
582                                 2.65_wp,  2.500_wp, 1.10_wp,  1.74E-6_wp, &  !< soil 5
583                                 1.30_wp,  0.400_wp, 1.20_wp,  0.93E-6_wp, &  !< soil 6
584                                 0.00_wp,  0.00_wp,  0.00_wp,  0.57E-6_wp  &  !< soil 7
585                                 /), (/ 4, 7 /) )
586
587!
588!-- Soil parameters II              swc_sat,     fc,   wilt,    swc_res 
589    REAL(wp), DIMENSION(0:3,1:7), PARAMETER :: m_soil_pars = RESHAPE( (/ &
590                                 0.403_wp, 0.244_wp, 0.059_wp, 0.025_wp, &  !< soil 1
591                                 0.439_wp, 0.347_wp, 0.151_wp, 0.010_wp, &  !< soil 2
592                                 0.430_wp, 0.383_wp, 0.133_wp, 0.010_wp, &  !< soil 3
593                                 0.520_wp, 0.448_wp, 0.279_wp, 0.010_wp, &  !< soil 4
594                                 0.614_wp, 0.541_wp, 0.335_wp, 0.010_wp, &  !< soil 5
595                                 0.766_wp, 0.663_wp, 0.267_wp, 0.010_wp, &  !< soil 6
596                                 0.472_wp, 0.323_wp, 0.171_wp, 0.000_wp  &  !< soil 7
597                                 /), (/ 4, 7 /) )
598!
599!-- value 9999999.9_wp -> generic available or user-defined value must be set
600!-- otherwise -> no generic variable and user setting is optional
601    REAL(wp) :: alpha_vangenuchten = 9999999.9_wp,      &  !< NAMELIST alpha_vg
602                field_capacity = 9999999.9_wp,          &  !< NAMELIST fc
603                hydraulic_conductivity = 9999999.9_wp,  &  !< NAMELIST gamma_w_green_sat
604                l_vangenuchten = 9999999.9_wp,          &  !< NAMELIST l_vg
605                n_vangenuchten = 9999999.9_wp,          &  !< NAMELIST n_vg
606                residual_moisture = 9999999.9_wp,       &  !< NAMELIST m_res
607                saturation_moisture = 9999999.9_wp,     &  !< NAMELIST m_sat
608                wilting_point = 9999999.9_wp               !< NAMELIST m_wilt
609   
610!
611!-- configuration parameters (they can be setup in PALM config)
612    LOGICAL ::  usm_material_model = .TRUE.        !< flag parameter indicating wheather the  model of heat in materials is used
613    LOGICAL ::  usm_anthropogenic_heat = .FALSE.   !< flag parameter indicating wheather the anthropogenic heat sources
614                                                   !< (e.g.transportation) are used
615    LOGICAL ::  force_radiation_call_l = .FALSE.   !< flag parameter for unscheduled radiation model calls
616    LOGICAL ::  read_wall_temp_3d = .FALSE.
617    LOGICAL ::  usm_wall_mod = .FALSE.             !< reduces conductivity of the first 2 wall layers by factor 0.1
618
619
620    INTEGER(iwp) ::  building_type = 1               !< default building type (preleminary setting)
621    INTEGER(iwp) ::  land_category = 2               !< default category for land surface
622    INTEGER(iwp) ::  wall_category = 2               !< default category for wall surface over pedestrian zone
623    INTEGER(iwp) ::  pedestrian_category = 2         !< default category for wall surface in pedestrian zone
624    INTEGER(iwp) ::  roof_category = 2               !< default category for root surface
625    REAL(wp)     ::  roughness_concrete = 0.001_wp   !< roughness length of average concrete surface
626!
627!-- Indices of input attributes in building_pars for (above) ground floor level
628    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall_agfl     = 38   !< index in input list for albedo_type of wall above ground floor level
629    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall_gfl      = 66   !< index in input list for albedo_type of wall ground floor level
630    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall_r        = 101  !< index in input list for albedo_type of wall roof
631    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green_agfl    = 39   !< index in input list for albedo_type of green above ground floor level
632    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green_gfl     = 78   !< index in input list for albedo_type of green ground floor level
633    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green_r       = 117  !< index in input list for albedo_type of green roof
634    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win_agfl      = 40   !< index in input list for albedo_type of window fraction above ground floor level
635    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win_gfl       = 77   !< index in input list for albedo_type of window fraction ground floor level
636    INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win_r         = 115  !< index in input list for albedo_type of window fraction roof
637    INTEGER(iwp) ::  ind_c_surface         = 45   !< index in input list for heat capacity wall surface
638    INTEGER(iwp) ::  ind_c_surface_green   = 48   !< index in input list for heat capacity green surface
639    INTEGER(iwp) ::  ind_c_surface_win     = 47   !< index in input list for heat capacity window surface
640    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_agfl    = 14   !< index in input list for wall emissivity, above ground floor level
641    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_gfl     = 32   !< index in input list for wall emissivity, ground floor level
642    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall_r       = 100  !< index in input list for wall emissivity, roof
643    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_agfl   = 15   !< index in input list for green emissivity, above ground floor level
644    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_gfl    = 34   !< index in input list for green emissivity, ground floor level
645    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green_r      = 116  !< index in input list for green emissivity, roof
646    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_agfl     = 16   !< index in input list for window emissivity, above ground floor level
647    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_gfl      = 33   !< index in input list for window emissivity, ground floor level
648    INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win_r        = 113  !< index in input list for window emissivity, roof
649    INTEGER(iwp) ::  ind_gflh              = 20   !< index in input list for ground floor level height
650    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_agfl = 2    !< index in input list for green fraction on wall, above ground floor level
651    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w_gfl  = 23   !< index in input list for green fraction on wall, ground floor level
652    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_agfl = 3    !< index in input list for green fraction on roof, above ground floor level
653    INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r_gfl  = 24   !< index in input list for green fraction on roof, ground floor level
654    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_agfl          = 6    !< index in input list for heat capacity at first wall layer,
655                                                  !< above ground floor level
656    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_gfl           = 26   !< index in input list for heat capacity at first wall layer, ground floor level
657    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_wall_r        = 94   !< index in input list for heat capacity at first wall layer, roof
658    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_win_agfl      = 83   !< index in input list for heat capacity at first window layer,
659                                                  !< above ground floor level
660    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_win_gfl       = 71   !< index in input list for heat capacity at first window layer,
661                                                  !< ground floor level
662    INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_win_r         = 107  !< index in input list for heat capacity at first window layer, roof
663    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_agfl          = 7    !< index in input list for heat capacity at second wall layer,
664                                                  !< above ground floor level
665    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_gfl           = 27   !< index in input list for heat capacity at second wall layer, ground floor level
666    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_wall_r        = 95   !< index in input list for heat capacity at second wall layer, roof
667    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_win_agfl      = 84   !< index in input list for heat capacity at second window layer,
668                                                  !< above ground floor level
669    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_win_gfl       = 72   !< index in input list for heat capacity at second window layer,
670                                                  !< ground floor level
671    INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_win_r         = 108  !< index in input list for heat capacity at second window layer, roof
672    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_agfl          = 8    !< index in input list for heat capacity at third wall layer,
673                                                  !< above ground floor level
674    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_gfl           = 28   !< index in input list for heat capacity at third wall layer, ground floor level
675    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_wall_r        = 96   !< index in input list for heat capacity at third wall layer, roof
676    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_win_agfl      = 85   !< index in input list for heat capacity at third window layer,
677                                                  !< above ground floor level
678    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_win_gfl       = 73   !< index in input list for heat capacity at third window layer,
679                                                  !< ground floor level
680    INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_win_r         = 109  !< index in input list for heat capacity at third window layer, roof
681    INTEGER(iwp) ::  ind_indoor_target_temp_summer = 12
682    INTEGER(iwp) ::  ind_indoor_target_temp_winter = 13
683    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_agfl        = 4    !< index in input list for LAI on roof, above ground floor level
684    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r_gfl         = 4  !< index in input list for LAI on roof, ground floor level
685    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_agfl        = 5    !< index in input list for LAI on wall, above ground floor level
686    INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w_gfl         = 25   !< index in input list for LAI on wall, ground floor level
687    INTEGER(iwp) ::  ind_lambda_surf       = 46   !< index in input list for thermal conductivity of wall surface
688    INTEGER(iwp) ::  ind_lambda_surf_green = 50   !< index in input list for thermal conductivity of green surface
689    INTEGER(iwp) ::  ind_lambda_surf_win   = 49   !< index in input list for thermal conductivity of window surface
690    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_agfl          = 9    !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer,
691                                                  !< above ground floor level
692    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_gfl           = 29   !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer,
693                                                  !< ground floor level
694    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_wall_r        = 97   !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer, roof
695    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_win_agfl      = 86   !< index in input list for thermal conductivity at first window layer,
696                                                  !< above ground floor level
697    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_win_gfl       = 74   !< index in input list for thermal conductivity at first window layer,
698                                                  !< ground floor level
699    INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_win_r         = 110  !< index in input list for thermal conductivity at first window layer, roof
700    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_agfl          = 10   !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer,
701                                                  !< above ground floor level
702    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_gfl           = 30   !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer,
703                                                  !< ground floor level
704    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_wall_r        = 98   !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer, roof
705    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_win_agfl      = 87   !< index in input list for thermal conductivity at second window layer,
706                                                  !< above ground floor level
707    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_win_gfl       = 75   !< index in input list for thermal conductivity at second window layer,
708                                                  !< ground floor level
709    INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_win_r         = 111  !< index in input list for thermal conductivity at second window layer,
710                                                  !< ground floor level
711    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_agfl          = 11   !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer,
712                                                  !< above ground floor level
713    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_gfl           = 31   !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer,
714                                                  !< ground floor level
715    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_wall_r        = 99   !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer, roof
716    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_win_agfl      = 88   !< index in input list for thermal conductivity at third window layer,
717                                                  !< above ground floor level
718    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_win_gfl       = 76   !< index in input list for thermal conductivity at third window layer,
719                                                  !< ground floor level
720    INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_win_r         = 112  !< index in input list for thermal conductivity at third window layer, roof
721    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_agfl      = 41   !< index for wall layer thickness - 1st layer above ground floor level
722    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_gfl       = 62   !< index for wall layer thickness - 1st layer ground floor level
723    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_wall_r    = 90   !< index for wall layer thickness - 1st layer roof
724    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_win_agfl  = 79   !< index for window layer thickness - 1st layer above ground floor level
725    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_win_gfl   = 67   !< index for window layer thickness - 1st layer ground floor level
726    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_win_r     = 103  !< index for window layer thickness - 1st layer roof
727    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_agfl      = 42   !< index for wall layer thickness - 2nd layer above ground floor level
728    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_gfl       = 63   !< index for wall layer thickness - 2nd layer ground floor level
729    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_wall_r    = 91   !< index for wall layer thickness - 2nd layer roof
730    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_win_agfl  = 80   !< index for window layer thickness - 2nd layer above ground floor level
731    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_win_gfl   = 68   !< index for window layer thickness - 2nd layer ground floor level
732    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_win_r     = 104  !< index for window layer thickness - 2nd layer roof
733    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_agfl      = 43   !< index for wall layer thickness - 3rd layer above ground floor level
734    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_gfl       = 64   !< index for wall layer thickness - 3rd layer ground floor level
735    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_wall_r    = 92   !< index for wall layer thickness - 3rd layer roof
736    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_win_agfl  = 81   !< index for window layer thickness - 3rd layer above ground floor level
737    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_win_gfl   = 69   !< index for window layer thickness - 3rd layer ground floor level 
738    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_win_r     = 105  !< index for window layer thickness - 3rd layer roof
739    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_agfl      = 44   !< index for wall layer thickness - 4th layer above ground floor level
740    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_gfl       = 65   !< index for wall layer thickness - 4th layer ground floor level
741    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_wall_r    = 93   !< index for wall layer thickness - 4st layer roof
742    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_win_agfl  = 82   !< index for window layer thickness - 4th layer above ground floor level
743    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_win_gfl   = 70   !< index for window layer thickness - 4th layer ground floor level
744    INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_win_r     = 106  !< index for window layer thickness - 4th layer roof
745    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_agfl        = 17   !< index in input list for window transmissivity, above ground floor level
746    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_gfl         = 35   !< index in input list for window transmissivity, ground floor level
747    INTEGER(iwp) ::  ind_trans_r           = 114  !< index in input list for window transmissivity, roof
748    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_agfl    = 0    !< index in input list for wall fraction, above ground floor level
749    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_gfl     = 21   !< index in input list for wall fraction, ground floor level
750    INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac_r       = 89   !< index in input list for wall fraction, roof
751    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_agfl     = 1    !< index in input list for window fraction, above ground floor level
752    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_gfl      = 22   !< index in input list for window fraction, ground floor level
753    INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac_r        = 102  !< index in input list for window fraction, roof
754    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_agfl           = 18   !< index in input list for z0, above ground floor level
755    INTEGER(iwp) ::  ind_z0_gfl            = 36   !< index in input list for z0, ground floor level
756    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_agfl         = 19   !< index in input list for z0h / z0q, above ground floor level
757    INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh_gfl          = 37   !< index in input list for z0h / z0q, ground floor level
758    INTEGER(iwp) ::  ind_green_type_roof   = 118  !< index in input list for type of green roof
759
760
761    REAL(wp)  ::  roof_height_limit = 4.0_wp         !< height for distinguish between land surfaces and roofs
762    REAL(wp)  ::  ground_floor_level = 4.0_wp        !< default ground floor level
763
764
765    CHARACTER(37), DIMENSION(0:7), PARAMETER :: building_type_name = (/     &
766                                   'user-defined                         ', &  !< type 0
767                                   'residential - 1950                   ', &  !< type  1
768                                   'residential 1951 - 2000              ', &  !< type  2
769                                   'residential 2001 -                   ', &  !< type  3
770                                   'office - 1950                        ', &  !< type  4
771                                   'office 1951 - 2000                   ', &  !< type  5
772                                   'office 2001 -                        ', &  !< type  6
773                                   'bridges                              '  &  !< type  7
774                                                                     /)
775
776
777!
778!-- Building facade/wall/green/window properties (partly according to PIDS).
779!-- Initialization of building_pars is outsourced to usm_init_pars. This is
780!-- needed because of the huge number of attributes given in building_pars
781!-- (>700), while intel and gfortran compiler have hard limit of continuation
782!-- lines of 511.
783    REAL(wp), DIMENSION(0:133,1:7) ::  building_pars
784!
785!-- Type for surface temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
786    TYPE t_surf_vertical
787       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE         :: t
788    END TYPE t_surf_vertical
789!
790!-- Type for wall temperatures at vertical walls. Is not necessary for horizontal walls.
791    TYPE t_wall_vertical
792       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE       :: t
793    END TYPE t_wall_vertical
794
795    TYPE surf_type_usm
796       REAL(wp), DIMENSION(:),   ALLOCATABLE ::  var_usm_1d  !< 1D prognostic variable
797       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  var_usm_2d  !< 2D prognostic variable
798    END TYPE surf_type_usm
799   
800    TYPE(surf_type_usm), POINTER  ::  m_liq_usm_h,        &  !< liquid water reservoir (m), horizontal surface elements
801                                      m_liq_usm_h_p          !< progn. liquid water reservoir (m), horizontal surface elements
802
803    TYPE(surf_type_usm), TARGET   ::  m_liq_usm_h_1,      &  !<
804                                      m_liq_usm_h_2          !<
805
806    TYPE(surf_type_usm), DIMENSION(:), POINTER  ::        &
807                                      m_liq_usm_v,        &  !< liquid water reservoir (m), vertical surface elements
808                                      m_liq_usm_v_p          !< progn. liquid water reservoir (m), vertical surface elements
809
810    TYPE(surf_type_usm), DIMENSION(0:3), TARGET   ::      &
811                                      m_liq_usm_v_1,      &  !<
812                                      m_liq_usm_v_2          !<
813
814    TYPE(surf_type_usm), TARGET ::  tm_liq_usm_h_m      !< liquid water reservoir tendency (m), horizontal surface elements
815    TYPE(surf_type_usm), DIMENSION(0:3), TARGET ::  tm_liq_usm_v_m      !< liquid water reservoir tendency (m),
816                                                                        !< vertical surface elements
817
818!
819!-- anthropogenic heat sources
820    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE        ::  aheat             !< daily average of anthropogenic heat (W/m2)
821    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          ::  aheatprof         !< diurnal profiles of anthropogenic heat
822                                                                         !< for particular layers
823    INTEGER(iwp)                                   ::  naheatlayers = 1  !< number of layers of anthropogenic heat
824
825!
826!-- wall surface model
827!-- wall surface model constants
828    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzb_wall = 0       !< inner side of the wall model (to be switched)
829    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzt_wall = 3       !< outer side of the wall model (to be switched)
830    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: nzw = 4            !< number of wall layers (fixed for now)
831
832    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default        = (/0.0242_wp, 0.0969_wp, 0.346_wp, 1.0_wp /)
833    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_window = (/0.25_wp,   0.5_wp,    0.75_wp,  1.0_wp /)
834    REAL(wp), DIMENSION(nzb_wall:nzt_wall)         :: zwn_default_green  = (/0.25_wp,   0.5_wp,    0.75_wp,  1.0_wp /)
835                                                                         !< normalized soil, wall and roof, window and
836                                                                         !<green layer depths (m/m)
837
838    REAL(wp)                                       :: wall_inner_temperature   = 295.0_wp    !< temperature of the inner wall
839                                                                                             !< surface (~22 degrees C) (K)
840    REAL(wp)                                       :: roof_inner_temperature   = 295.0_wp    !< temperature of the inner roof
841                                                                                             !< surface (~22 degrees C) (K)
842    REAL(wp)                                       :: soil_inner_temperature   = 288.0_wp    !< temperature of the deep soil
843                                                                                             !< (~15 degrees C) (K)
844    REAL(wp)                                       :: window_inner_temperature = 295.0_wp    !< temperature of the inner window
845                                                                                             !< surface (~22 degrees C) (K)
846
847    REAL(wp)                                       :: m_total = 0.0_wp  !< weighted total water content of the soil (m3/m3)
848    INTEGER(iwp)                                   :: soil_type
849
850!
851!-- surface and material model variables for walls, ground, roofs
852    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn                !< normalized wall layer depths (m)
853    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_window         !< normalized window layer depths (m)
854    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE            :: zwn_green          !< normalized green layer depths (m)
855
856    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_wall_h
857    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_wall_h_p
858    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h
859    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_window_h_p
860    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h
861    REAL(wp), DIMENSION(:), POINTER                :: t_surf_green_h_p
862
863    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_wall_h_1
864    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_wall_h_2
865    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_1
866    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_window_h_2
867    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_1
868    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_surf_green_h_2
869
870    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_wall_v
871    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_wall_v_p
872    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_window_v
873    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_window_v_p
874    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_green_v
875    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(:), POINTER   ::  t_surf_green_v_p
876
877    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_wall_v_1
878    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_wall_v_2
879    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_1
880    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_window_v_2
881    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_1
882    TYPE(t_surf_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_surf_green_v_2
883
884!
885!-- Energy balance variables
886!-- parameters of the land, roof and wall surfaces
887
888    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_wall_h, t_wall_h_p
889    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_wall_h_1, t_wall_h_2
890    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_window_h, t_window_h_p
891    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_window_h_1, t_window_h_2
892    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: t_green_h, t_green_h_p
893    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: t_green_h_1, t_green_h_2
894    REAL(wp), DIMENSION(:,:), POINTER                :: swc_h, rootfr_h, wilt_h, fc_h, swc_sat_h, swc_h_p, swc_res_h
895    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE, TARGET    :: swc_h_1, rootfr_h_1, &
896                                                        wilt_h_1, fc_h_1, swc_sat_h_1, swc_h_2, swc_res_h_1
897   
898
899    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_wall_v, t_wall_v_p
900    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_wall_v_1, t_wall_v_2
901    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_window_v, t_window_v_p
902    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_window_v_1, t_window_v_2
903    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: t_green_v, t_green_v_p
904    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: t_green_v_1, t_green_v_2
905    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(:), POINTER   :: swc_v, swc_v_p
906    TYPE(t_wall_vertical), DIMENSION(0:3), TARGET  :: swc_v_1, swc_v_2
907
908!
909!-- Surface and material parameters classes (surface_type)
910!-- albedo, emissivity, lambda_surf, roughness, thickness, volumetric heat capacity, thermal conductivity
911    INTEGER(iwp)                                   :: n_surface_types       !< number of the wall type categories
912    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: n_surface_params = 9  !< number of parameters for each type of the wall
913    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ialbedo  = 1          !< albedo of the surface
914    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iemiss   = 2          !< emissivity of the surface
915    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdas = 3          !< heat conductivity lambda S between surface
916                                                                            !< and material ( W m-2 K-1 )
917    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irough   = 4          !< roughness length z0 for movements
918    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: iroughh  = 5          !< roughness length z0h for scalars
919                                                                            !< (heat, humidity,...)
920    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: icsurf   = 6          !< Surface skin layer heat capacity (J m-2 K-1 )
921    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ithick   = 7          !< thickness of the surface (wall, roof, land)  ( m )
922    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: irhoC    = 8          !< volumetric heat capacity rho*C of
923                                                                            !< the material ( J m-3 K-1 )
924    INTEGER(iwp), PARAMETER                        :: ilambdah = 9          !< thermal conductivity lambda H
925                                                                            !< of the wall (W m-1 K-1 )
926    CHARACTER(12), DIMENSION(:), ALLOCATABLE       :: surface_type_names    !< names of wall types (used only for reports)
927    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE        :: surface_type_codes    !< codes of wall types
928    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE          :: surface_params        !< parameters of wall types
929
930!
931!-- interfaces of subroutines accessed from outside of this module
932    INTERFACE usm_3d_data_averaging
933       MODULE PROCEDURE usm_3d_data_averaging
934    END INTERFACE usm_3d_data_averaging
935
936    INTERFACE usm_boundary_condition
937       MODULE PROCEDURE usm_boundary_condition
938    END INTERFACE usm_boundary_condition
939
940    INTERFACE usm_check_data_output
941       MODULE PROCEDURE usm_check_data_output
942    END INTERFACE usm_check_data_output
943   
944    INTERFACE usm_check_parameters
945       MODULE PROCEDURE usm_check_parameters
946    END INTERFACE usm_check_parameters
947   
948    INTERFACE usm_data_output_3d
949       MODULE PROCEDURE usm_data_output_3d
950    END INTERFACE usm_data_output_3d
951   
952    INTERFACE usm_define_netcdf_grid
953       MODULE PROCEDURE usm_define_netcdf_grid
954    END INTERFACE usm_define_netcdf_grid
955
956    INTERFACE usm_init
957       MODULE PROCEDURE usm_init
958    END INTERFACE usm_init
959
960    INTERFACE usm_init_arrays
961       MODULE PROCEDURE usm_init_arrays
962    END INTERFACE usm_init_arrays
963
964    INTERFACE usm_material_heat_model
965       MODULE PROCEDURE usm_material_heat_model
966    END INTERFACE usm_material_heat_model
967   
968    INTERFACE usm_green_heat_model
969       MODULE PROCEDURE usm_green_heat_model
970    END INTERFACE usm_green_heat_model
971   
972    INTERFACE usm_parin
973       MODULE PROCEDURE usm_parin
974    END INTERFACE usm_parin
975
976    INTERFACE usm_rrd_local
977       MODULE PROCEDURE usm_rrd_local
978    END INTERFACE usm_rrd_local
979
980    INTERFACE usm_surface_energy_balance
981       MODULE PROCEDURE usm_surface_energy_balance
982    END INTERFACE usm_surface_energy_balance
983   
984    INTERFACE usm_swap_timelevel
985       MODULE PROCEDURE usm_swap_timelevel
986    END INTERFACE usm_swap_timelevel
987       
988    INTERFACE usm_wrd_local
989       MODULE PROCEDURE usm_wrd_local
990    END INTERFACE usm_wrd_local
991
992   
993    SAVE
994
995    PRIVATE 
996
997!
998!-- Public functions
999    PUBLIC usm_boundary_condition, usm_check_parameters, usm_init,               &
1000           usm_rrd_local,                                                        & 
1001           usm_surface_energy_balance, usm_material_heat_model,                  &
1002           usm_swap_timelevel, usm_check_data_output, usm_3d_data_averaging,     &
1003           usm_data_output_3d, usm_define_netcdf_grid, usm_parin,                &
1004           usm_wrd_local, usm_init_arrays
1005
1006!
1007!-- Public parameters, constants and initial values
1008    PUBLIC usm_anthropogenic_heat, usm_material_model, usm_wall_mod, &
1009           usm_green_heat_model, building_pars,                      &
1010           nzb_wall, nzt_wall, t_wall_h, t_wall_v,                   &
1011           t_window_h, t_window_v, building_type
1012
1013
1014
1015 CONTAINS
1016
1017!------------------------------------------------------------------------------!
1018! Description:
1019! ------------
1020!> This subroutine creates the necessary indices of the urban surfaces
1021!> and plant canopy and it allocates the needed arrays for USM
1022!------------------------------------------------------------------------------!
1023    SUBROUTINE usm_init_arrays
1024   
1025        IMPLICIT NONE
1026       
1027        INTEGER(iwp) ::  l
1028
1029        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init_arrays', 'start' )
1030
1031!
1032!--     Allocate radiation arrays which are part of the new data type.
1033!--     For horizontal surfaces.
1034        ALLOCATE ( surf_usm_h%surfhf(1:surf_usm_h%ns)    )
1035        ALLOCATE ( surf_usm_h%rad_net_l(1:surf_usm_h%ns) )
1036!
1037!--     For vertical surfaces
1038        DO  l = 0, 3
1039           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%surfhf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1040           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rad_net_l(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1041        ENDDO
1042
1043!
1044!--     Wall surface model
1045!--     allocate arrays for wall surface model and define pointers
1046!--     allocate array of wall types and wall parameters
1047        ALLOCATE ( surf_usm_h%surface_types(1:surf_usm_h%ns)      )
1048        ALLOCATE ( surf_usm_h%building_type(1:surf_usm_h%ns)      )
1049        ALLOCATE ( surf_usm_h%building_type_name(1:surf_usm_h%ns) )
1050        surf_usm_h%building_type      = 0
1051        surf_usm_h%building_type_name = 'none'
1052        DO  l = 0, 3
1053           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%surface_types(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1054           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%building_type(1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1055           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%building_type_name(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1056           surf_usm_v(l)%building_type      = 0
1057           surf_usm_v(l)%building_type_name = 'none'
1058        ENDDO
1059!
1060!--     Allocate albedo_type and albedo. Each surface element
1061!--     has 3 values, 0: wall fraction, 1: green fraction, 2: window fraction.
1062        ALLOCATE ( surf_usm_h%albedo_type(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
1063        ALLOCATE ( surf_usm_h%albedo(0:2,1:surf_usm_h%ns)      )
1064        surf_usm_h%albedo_type = albedo_type
1065        DO  l = 0, 3
1066           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%albedo_type(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1067           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%albedo(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1068           surf_usm_v(l)%albedo_type = albedo_type
1069        ENDDO       
1070
1071!
1072!--     Allocate indoor target temperature for summer and winter
1073        ALLOCATE ( surf_usm_h%target_temp_summer(1:surf_usm_h%ns) )
1074        ALLOCATE ( surf_usm_h%target_temp_winter(1:surf_usm_h%ns) )
1075        DO  l = 0, 3
1076           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%target_temp_summer(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1077           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%target_temp_winter(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1078        ENDDO
1079!
1080!--     In case the indoor model is applied, allocate memory for waste heat
1081!--     and indoor temperature.
1082        IF ( indoor_model )  THEN
1083           ALLOCATE ( surf_usm_h%waste_heat(1:surf_usm_h%ns) )
1084           surf_usm_h%waste_heat = 0.0_wp
1085           DO  l = 0, 3
1086              ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%waste_heat(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1087              surf_usm_v(l)%waste_heat = 0.0_wp
1088           ENDDO
1089        ENDIF
1090!
1091!--     Allocate flag indicating ground floor level surface elements
1092        ALLOCATE ( surf_usm_h%ground_level(1:surf_usm_h%ns) ) 
1093        DO  l = 0, 3
1094           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ground_level(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1095        ENDDO   
1096!
1097!--      Allocate arrays for relative surface fraction.
1098!--      0 - wall fraction, 1 - green fraction, 2 - window fraction
1099         ALLOCATE ( surf_usm_h%frac(0:2,1:surf_usm_h%ns) )
1100         surf_usm_h%frac = 0.0_wp
1101         DO  l = 0, 3
1102            ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%frac(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1103            surf_usm_v(l)%frac = 0.0_wp
1104         ENDDO
1105
1106!
1107!--     wall and roof surface parameters. First for horizontal surfaces
1108        ALLOCATE ( surf_usm_h%isroof_surf(1:surf_usm_h%ns)        )
1109        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf(1:surf_usm_h%ns)        )
1110        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_window(1:surf_usm_h%ns) )
1111        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_surf_green(1:surf_usm_h%ns)  )
1112        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface(1:surf_usm_h%ns)          )
1113        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_window(1:surf_usm_h%ns)   )
1114        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_surface_green(1:surf_usm_h%ns)    )
1115        ALLOCATE ( surf_usm_h%transmissivity(1:surf_usm_h%ns)     )
1116        ALLOCATE ( surf_usm_h%lai(1:surf_usm_h%ns)                )
1117        ALLOCATE ( surf_usm_h%emissivity(0:2,1:surf_usm_h%ns)     )
1118        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a(1:surf_usm_h%ns)                )
1119        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_green(1:surf_usm_h%ns)          )
1120        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_a_window(1:surf_usm_h%ns)         )
1121        ALLOCATE ( surf_usm_h%green_type_roof(1:surf_usm_h%ns)    )
1122        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_s(1:surf_usm_h%ns)                )
1123       
1124!
1125!--     For vertical surfaces.
1126        DO  l = 0, 3
1127           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf(1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1128           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface(1:surf_usm_v(l)%ns)          )
1129           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1130           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_window(1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1131           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1132           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_surface_green(1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1133           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%transmissivity(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1134           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lai(1:surf_usm_v(l)%ns)                )
1135           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%emissivity(0:2,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1136           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a(1:surf_usm_v(l)%ns)                )
1137           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_green(1:surf_usm_v(l)%ns)          )
1138           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_a_window(1:surf_usm_v(l)%ns)         )           
1139           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_s(1:surf_usm_v(l)%ns)                )
1140        ENDDO
1141
1142!       
1143!--     allocate wall and roof material parameters. First for horizontal surfaces
1144        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_wall(1:surf_usm_h%ns)                    )
1145        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_window(1:surf_usm_h%ns)                  )
1146        ALLOCATE ( surf_usm_h%thickness_green(1:surf_usm_h%ns)                   )
1147        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1148        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)      )
1149        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1150        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
1151        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1152        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)     )
1153
1154        ALLOCATE ( surf_usm_h%rho_c_total_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
1155        ALLOCATE ( surf_usm_h%n_vg_green(1:surf_usm_h%ns)                             )
1156        ALLOCATE ( surf_usm_h%alpha_vg_green(1:surf_usm_h%ns)                         )
1157        ALLOCATE ( surf_usm_h%l_vg_green(1:surf_usm_h%ns)                             )
1158        ALLOCATE ( surf_usm_h%gamma_w_green_sat(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1159        ALLOCATE ( surf_usm_h%lambda_w_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
1160        ALLOCATE ( surf_usm_h%gamma_w_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1161        ALLOCATE ( surf_usm_h%tswc_h_m(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)             )
1162
1163!
1164!--     For vertical surfaces.
1165        DO  l = 0, 3
1166           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_wall(1:surf_usm_v(l)%ns)                    )
1167           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_window(1:surf_usm_v(l)%ns)                  )
1168           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%thickness_green(1:surf_usm_v(l)%ns)                   )
1169           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1170           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1171           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1172           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1173           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1174           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1175        ENDDO
1176
1177!
1178!--     allocate green wall and roof vegetation and soil parameters. First horizontal surfaces
1179        ALLOCATE ( surf_usm_h%g_d(1:surf_usm_h%ns)              )
1180        ALLOCATE ( surf_usm_h%c_liq(1:surf_usm_h%ns)            )
1181        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_liq(1:surf_usm_h%ns)         )
1182        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_veg(1:surf_usm_h%ns)         )
1183        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_canopy(1:surf_usm_h%ns)         )
1184        ALLOCATE ( surf_usm_h%r_canopy_min(1:surf_usm_h%ns)     )
1185        ALLOCATE ( surf_usm_h%pt_10cm(1:surf_usm_h%ns)          ) 
1186
1187!
1188!--     For vertical surfaces.
1189        DO  l = 0, 3
1190          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%g_d(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1191          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%c_liq(1:surf_usm_v(l)%ns)            )
1192          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_liq(1:surf_usm_v(l)%ns)         )
1193          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_veg(1:surf_usm_v(l)%ns)         )
1194          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_canopy(1:surf_usm_v(l)%ns)         )
1195          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%r_canopy_min(1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1196          ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%pt_10cm(1:surf_usm_v(l)%ns)          )
1197        ENDDO
1198
1199!
1200!--     allocate wall and roof layers sizes. For horizontal surfaces.
1201        ALLOCATE ( zwn(nzb_wall:nzt_wall)                                        )
1202        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)       )
1203        ALLOCATE ( zwn_window(nzb_wall:nzt_wall)                                 )
1204        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1205        ALLOCATE ( zwn_green(nzb_wall:nzt_wall)                                  )
1206        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
1207        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)      )
1208        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)    )
1209        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
1210        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)              )
1211        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)    )
1212        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1213        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1214        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)       )
1215        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)     )
1216        ALLOCATE ( surf_usm_h%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)   )
1217        ALLOCATE ( surf_usm_h%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)  )
1218        ALLOCATE ( surf_usm_h%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns)        )
1219
1220!
1221!--     For vertical surfaces.
1222        DO  l = 0, 3
1223           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1224           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1225           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1226           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)      )
1227           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1228           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1229           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1230           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)    )
1231           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1232           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_window_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1233           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)       )
1234           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)     )
1235           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1236           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%ddz_green_stag(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1237           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns)        )
1238        ENDDO
1239
1240!
1241!--     allocate wall and roof temperature arrays, for horizontal walls
1242!
1243!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1244!--     might be already allocated.
1245        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_wall_h_1 ) )                              &
1246           ALLOCATE ( t_surf_wall_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1247        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_wall_h_2 ) )                              &
1248           ALLOCATE ( t_surf_wall_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1249        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_1 ) )                                   &           
1250           ALLOCATE ( t_wall_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1251        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_h_2 ) )                                   &           
1252           ALLOCATE ( t_wall_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1253        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_1 ) )                            &
1254           ALLOCATE ( t_surf_window_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1255        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_h_2 ) )                            &
1256           ALLOCATE ( t_surf_window_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1257        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_1 ) )                                 &           
1258           ALLOCATE ( t_window_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1259        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_h_2 ) )                                 &           
1260           ALLOCATE ( t_window_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1261        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_1 ) )                             &
1262           ALLOCATE ( t_surf_green_h_1(1:surf_usm_h%ns) )
1263        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_h_2 ) )                             &
1264           ALLOCATE ( t_surf_green_h_2(1:surf_usm_h%ns) )
1265        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_1 ) )                                  &           
1266           ALLOCATE ( t_green_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1267        IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_h_2 ) )                                  &           
1268           ALLOCATE ( t_green_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )         
1269        IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_h_1 ) )                                      &           
1270           ALLOCATE ( swc_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1271        IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_sat_h_1 ) )                                  &           
1272           ALLOCATE ( swc_sat_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1273        IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_res_h_1 ) )                                  &           
1274           ALLOCATE ( swc_res_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1275        IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_h_2 ) )                                      &           
1276           ALLOCATE ( swc_h_2(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1277        IF ( .NOT. ALLOCATED( rootfr_h_1 ) )                                   &           
1278           ALLOCATE ( rootfr_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1279        IF ( .NOT. ALLOCATED( wilt_h_1 ) )                                     &           
1280           ALLOCATE ( wilt_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1281        IF ( .NOT. ALLOCATED( fc_h_1 ) )                                       &           
1282           ALLOCATE ( fc_h_1(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) ) 
1283
1284        IF ( .NOT. ALLOCATED( m_liq_usm_h_1%var_usm_1d ) )                     &
1285           ALLOCATE ( m_liq_usm_h_1%var_usm_1d(1:surf_usm_h%ns) )
1286        IF ( .NOT. ALLOCATED( m_liq_usm_h_2%var_usm_1d ) )                     &
1287           ALLOCATE ( m_liq_usm_h_2%var_usm_1d(1:surf_usm_h%ns) )
1288           
1289!           
1290!--     initial assignment of the pointers
1291        t_wall_h    => t_wall_h_1;   t_wall_h_p   => t_wall_h_2
1292        t_window_h  => t_window_h_1; t_window_h_p => t_window_h_2
1293        t_green_h   => t_green_h_1;  t_green_h_p  => t_green_h_2
1294        t_surf_wall_h   => t_surf_wall_h_1;   t_surf_wall_h_p   => t_surf_wall_h_2           
1295        t_surf_window_h => t_surf_window_h_1; t_surf_window_h_p => t_surf_window_h_2 
1296        t_surf_green_h  => t_surf_green_h_1;  t_surf_green_h_p  => t_surf_green_h_2           
1297        m_liq_usm_h     => m_liq_usm_h_1;     m_liq_usm_h_p     => m_liq_usm_h_2
1298        swc_h     => swc_h_1; swc_h_p => swc_h_2
1299        swc_sat_h => swc_sat_h_1
1300        swc_res_h => swc_res_h_1
1301        rootfr_h  => rootfr_h_1
1302        wilt_h    => wilt_h_1
1303        fc_h      => fc_h_1
1304
1305!
1306!--     allocate wall and roof temperature arrays, for vertical walls if required
1307!
1308!--     Allocate if required. Note, in case of restarts, some of these arrays
1309!--     might be already allocated.
1310        DO  l = 0, 3
1311           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_wall_v_1(l)%t ) )                      &
1312              ALLOCATE ( t_surf_wall_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1313           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_wall_v_2(l)%t ) )                      &
1314              ALLOCATE ( t_surf_wall_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1315           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_1(l)%t ) )                           &           
1316              ALLOCATE ( t_wall_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1317           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_wall_v_2(l)%t ) )                           &           
1318              ALLOCATE ( t_wall_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1319           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_1(l)%t ) )                    &
1320              ALLOCATE ( t_surf_window_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1321           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_window_v_2(l)%t ) )                    &
1322              ALLOCATE ( t_surf_window_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1323           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_1(l)%t ) )                         &           
1324              ALLOCATE ( t_window_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1325           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_window_v_2(l)%t ) )                         &           
1326              ALLOCATE ( t_window_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1327           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_1(l)%t ) )                     &
1328              ALLOCATE ( t_surf_green_v_1(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1329           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_surf_green_v_2(l)%t ) )                     &
1330              ALLOCATE ( t_surf_green_v_2(l)%t(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1331           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_1(l)%t ) )                          &           
1332              ALLOCATE ( t_green_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1333           IF ( .NOT. ALLOCATED( t_green_v_2(l)%t ) )                          &           
1334              ALLOCATE ( t_green_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1335           IF ( .NOT. ALLOCATED( m_liq_usm_v_1(l)%var_usm_1d ) )               &
1336              ALLOCATE ( m_liq_usm_v_1(l)%var_usm_1d(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1337           IF ( .NOT. ALLOCATED( m_liq_usm_v_2(l)%var_usm_1d ) )               &
1338              ALLOCATE ( m_liq_usm_v_2(l)%var_usm_1d(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1339           IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_v_1(l)%t ) )                              &           
1340              ALLOCATE ( swc_v_1(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1341           IF ( .NOT. ALLOCATED( swc_v_2(l)%t ) )                              &           
1342              ALLOCATE ( swc_v_2(l)%t(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) ) 
1343        ENDDO
1344!
1345!--     initial assignment of the pointers
1346        t_wall_v        => t_wall_v_1;        t_wall_v_p        => t_wall_v_2
1347        t_surf_wall_v   => t_surf_wall_v_1;   t_surf_wall_v_p   => t_surf_wall_v_2
1348        t_window_v      => t_window_v_1;      t_window_v_p      => t_window_v_2
1349        t_green_v       => t_green_v_1;       t_green_v_p       => t_green_v_2
1350        t_surf_window_v => t_surf_window_v_1; t_surf_window_v_p => t_surf_window_v_2
1351        t_surf_green_v  => t_surf_green_v_1;  t_surf_green_v_p  => t_surf_green_v_2
1352        m_liq_usm_v     => m_liq_usm_v_1;     m_liq_usm_v_p     => m_liq_usm_v_2
1353        swc_v           => swc_v_1;           swc_v_p           => swc_v_2
1354
1355!
1356!--     Allocate intermediate timestep arrays. For horizontal surfaces.
1357        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_wall_m(1:surf_usm_h%ns)               )
1358        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)   )
1359        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_window_m(1:surf_usm_h%ns)             )
1360        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns) )
1361        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_h%ns)  )
1362        ALLOCATE ( surf_usm_h%tt_surface_green_m(1:surf_usm_h%ns)              )
1363
1364!
1365!--    Allocate intermediate timestep arrays
1366!--    Horizontal surfaces
1367       ALLOCATE ( tm_liq_usm_h_m%var_usm_1d(1:surf_usm_h%ns)                   )
1368!
1369!--    Horizontal surfaces
1370       DO  l = 0, 3
1371          ALLOCATE ( tm_liq_usm_v_m(l)%var_usm_1d(1:surf_usm_v(l)%ns)          )
1372       ENDDO
1373       
1374!
1375!--     Set inital values for prognostic quantities
1376        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_wall_m )   )  surf_usm_h%tt_surface_wall_m   = 0.0_wp
1377        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_wall_m )           )  surf_usm_h%tt_wall_m           = 0.0_wp
1378        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_h%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1379        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_window_m    )      )  surf_usm_h%tt_window_m         = 0.0_wp
1380        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_green_m    )       )  surf_usm_h%tt_green_m          = 0.0_wp
1381        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%tt_surface_green_m )  )  surf_usm_h%tt_surface_green_m  = 0.0_wp
1382!
1383!--     Now, for vertical surfaces
1384        DO  l = 0, 3
1385           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_wall_m(1:surf_usm_v(l)%ns)               )
1386           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_wall_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)   )
1387           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_wall_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_wall_m = 0.0_wp
1388           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_wall_m    ) )  surf_usm_v(l)%tt_wall_m    = 0.0_wp
1389           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m(1:surf_usm_v(l)%ns)             )
1390           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_window_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1391           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_window_m = 0.0_wp
1392           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_window_m  ) )  surf_usm_v(l)%tt_window_m    = 0.0_wp
1393           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m(1:surf_usm_v(l)%ns)              )
1394           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m ) )  surf_usm_v(l)%tt_surface_green_m = 0.0_wp
1395           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%tt_green_m(nzb_wall:nzt_wall+1,1:surf_usm_v(l)%ns)  )
1396           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%tt_green_m   ) )  surf_usm_v(l)%tt_green_m    = 0.0_wp
1397        ENDDO
1398!
1399!--     allocate wall heat flux output array and set initial values. For horizontal surfaces
1400!        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf(1:surf_usm_h%ns)    )  !can be removed
1401        ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1402        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1403        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1404        ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green(1:surf_usm_h%ns) )
1405        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb(1:surf_usm_h%ns) )
1406        ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window(1:surf_usm_h%ns) )
1407        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf    ) )  surf_usm_h%wshf    = 0.0_wp
1408        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wshf_eb ) )  surf_usm_h%wshf_eb = 0.0_wp
1409        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb ) )  surf_usm_h%wghf_eb = 0.0_wp
1410        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_window ) )  surf_usm_h%wghf_eb_window = 0.0_wp
1411        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%wghf_eb_green ) )  surf_usm_h%wghf_eb_green = 0.0_wp
1412        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb ) )  surf_usm_h%iwghf_eb = 0.0_wp
1413        IF ( ALLOCATED( surf_usm_h%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_h%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1414!
1415!--     Now, for vertical surfaces
1416        DO  l = 0, 3
1417!           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf(1:surf_usm_v(l)%ns)    )    ! can be removed
1418           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1419           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1420           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1421           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1422           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1423           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1424           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf    ) )  surf_usm_v(l)%wshf    = 0.0_wp
1425           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wshf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wshf_eb = 0.0_wp
1426           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb = 0.0_wp
1427           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_window = 0.0_wp
1428           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green ) )  surf_usm_v(l)%wghf_eb_green = 0.0_wp
1429           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb = 0.0_wp
1430           IF ( ALLOCATED( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window ) )  surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window = 0.0_wp
1431        ENDDO
1432
1433        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init_arrays', 'end' )
1434       
1435    END SUBROUTINE usm_init_arrays
1436
1437
1438!------------------------------------------------------------------------------!
1439! Description:
1440! ------------
1441!> Sum up and time-average urban surface output quantities as well as allocate
1442!> the array necessary for storing the average.
1443!------------------------------------------------------------------------------!
1444    SUBROUTINE usm_3d_data_averaging( mode, variable )
1445
1446        IMPLICIT NONE
1447
1448        CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  mode
1449        CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) :: variable
1450 
1451        INTEGER(iwp)                                       :: i, j, k, l, m, ids, idsint, iwl, istat  !< runnin indices
1452        CHARACTER(LEN=varnamelength)                       :: var                                     !< trimmed variable
1453        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5                                  !< number of directions
1454        CHARACTER(LEN=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
1455        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint = (/ iup_u, isouth_u, inorth_u, iwest_u, ieast_u /)
1456
1457        IF ( variable(1:4) == 'usm_' )  THEN  ! is such a check really rquired?
1458
1459!
1460!--     find the real name of the variable
1461        ids = -1
1462        l = -1
1463        var = TRIM(variable)
1464        DO i = 0, nd-1
1465            k = len(TRIM(var))
1466            j = len(TRIM(dirname(i)))
1467            IF ( TRIM(var(k-j+1:k)) == TRIM(dirname(i)) )  THEN
1468                ids = i
1469                idsint = dirint(ids)
1470                var = var(:k-j)
1471                EXIT
1472            ENDIF
1473        ENDDO
1474        l = idsint - 2  ! horisontal direction index - terible hack !
1475        IF ( l < 0 .OR. l > 3 ) THEN
1476           l = -1
1477        END IF
1478        IF ( ids == -1 )  THEN
1479            var = TRIM(variable)
1480        ENDIF
1481        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
1482!
1483!--          wall layers
1484            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1485            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1486                var = var(1:10)
1487            ELSE
1488!
1489!--             wrong wall layer index
1490                RETURN
1491            ENDIF
1492        ENDIF
1493        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
1494!
1495!--          wall layers
1496            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1497            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1498                var = var(1:12)
1499            ELSE
1500!
1501!--             wrong window layer index
1502                RETURN
1503            ENDIF
1504        ENDIF
1505        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
1506!
1507!--          wall layers
1508            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1509            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1510                var = var(1:11)
1511            ELSE
1512!
1513!--             wrong green layer index
1514                RETURN
1515            ENDIF
1516        ENDIF
1517        IF ( var(1:8) == 'usm_swc_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 9 )  THEN
1518!
1519!--          swc layers
1520            READ(var(9:9), '(I1)', iostat=istat ) iwl
1521            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
1522                var = var(1:7)
1523            ELSE
1524!
1525!--             wrong swc layer index
1526                RETURN
1527            ENDIF
1528        ENDIF
1529
1530        IF ( mode == 'allocate' )  THEN
1531           
1532           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1533
1534                CASE ( 'usm_wshf' )
1535!
1536!--                 array of sensible heat flux from surfaces
1537!--                 land surfaces
1538                    IF ( l == -1 ) THEN
1539                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wshf_eb_av) )  THEN
1540                          ALLOCATE ( surf_usm_h%wshf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1541                          surf_usm_h%wshf_eb_av = 0.0_wp
1542                       ENDIF
1543                    ELSE
1544                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wshf_eb_av) )  THEN
1545                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1546                           surf_usm_v(l)%wshf_eb_av = 0.0_wp
1547                       ENDIF
1548                    ENDIF
1549                   
1550                CASE ( 'usm_qsws' )
1551!
1552!--                 array of latent heat flux from surfaces
1553!--                 land surfaces
1554                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%qsws_av) )  THEN
1555                        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_av(1:surf_usm_h%ns) )
1556                        surf_usm_h%qsws_av = 0.0_wp
1557                    ELSE
1558                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%qsws_av) )  THEN
1559                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1560                           surf_usm_v(l)%qsws_av = 0.0_wp
1561                       ENDIF
1562                    ENDIF
1563                   
1564                CASE ( 'usm_qsws_veg' )
1565!
1566!--                 array of latent heat flux from vegetation surfaces
1567!--                 land surfaces
1568                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%qsws_veg_av) )  THEN
1569                        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_veg_av(1:surf_usm_h%ns) )
1570                        surf_usm_h%qsws_veg_av = 0.0_wp
1571                    ELSE
1572                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%qsws_veg_av) )  THEN
1573                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1574                           surf_usm_v(l)%qsws_veg_av = 0.0_wp
1575                       ENDIF
1576                    ENDIF
1577                   
1578                CASE ( 'usm_qsws_liq' )
1579!
1580!--                 array of latent heat flux from surfaces with liquid
1581!--                 land surfaces
1582                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%qsws_liq_av) )  THEN
1583                        ALLOCATE ( surf_usm_h%qsws_liq_av(1:surf_usm_h%ns) )
1584                        surf_usm_h%qsws_liq_av = 0.0_wp
1585                    ELSE
1586                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%qsws_liq_av) )  THEN
1587                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1588                           surf_usm_v(l)%qsws_liq_av = 0.0_wp
1589                       ENDIF
1590                    ENDIF
1591!
1592!--             Please note, the following output quantities belongs to the
1593!--             individual tile fractions - ground heat flux at wall-, window-,
1594!--             and green fraction. Aggregated ground-heat flux is treated
1595!--             accordingly in average_3d_data, sum_up_3d_data, etc..
1596                CASE ( 'usm_wghf' )
1597!
1598!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1599                    IF ( l == -1 ) THEN
1600                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_av) )  THEN
1601                           ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1602                           surf_usm_h%wghf_eb_av = 0.0_wp
1603                       ENDIF
1604                    ELSE
1605                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_av) )  THEN
1606                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1607                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_av = 0.0_wp
1608                       ENDIF
1609                    ENDIF
1610
1611                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1612!
1613!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1614                    IF ( l == -1 ) THEN
1615                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_window_av) )  THEN
1616                           ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1617                           surf_usm_h%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1618                       ENDIF
1619                    ELSE
1620                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av) )  THEN
1621                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1622                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av = 0.0_wp
1623                       ENDIF
1624                    ENDIF
1625
1626                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1627!
1628!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1629                    IF ( l == -1 ) THEN
1630                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%wghf_eb_green_av) )  THEN
1631                           ALLOCATE ( surf_usm_h%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1632                           surf_usm_h%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1633                       ENDIF
1634                    ELSE
1635                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av) )  THEN
1636                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1637                           surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av = 0.0_wp
1638                       ENDIF
1639                    ENDIF
1640
1641                CASE ( 'usm_iwghf' )
1642!
1643!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1644                    IF ( l == -1 ) THEN
1645                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_av) )  THEN
1646                           ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_av(1:surf_usm_h%ns) )
1647                           surf_usm_h%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1648                       ENDIF
1649                    ELSE
1650                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av) )  THEN
1651                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1652                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av = 0.0_wp
1653                       ENDIF
1654                    ENDIF
1655
1656                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1657!
1658!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1659                    IF ( l == -1 ) THEN
1660                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1661                           ALLOCATE ( surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1662                           surf_usm_h%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1663                       ENDIF
1664                    ELSE
1665                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av) )  THEN
1666                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1667                           surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av = 0.0_wp
1668                       ENDIF
1669                    ENDIF
1670
1671                CASE ( 'usm_t_surf_wall' )
1672!
1673!--                 surface temperature for surfaces
1674                    IF ( l == -1 ) THEN
1675                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_wall_av) )  THEN
1676                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_surf_wall_av(1:surf_usm_h%ns) )
1677                           surf_usm_h%t_surf_wall_av = 0.0_wp
1678                       ENDIF
1679                    ELSE
1680                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av) )  THEN
1681                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1682                           surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av = 0.0_wp
1683                       ENDIF
1684                    ENDIF
1685
1686                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1687!
1688!--                 surface temperature for window surfaces
1689                    IF ( l == -1 ) THEN
1690                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_window_av) )  THEN
1691                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_surf_window_av(1:surf_usm_h%ns) )
1692                           surf_usm_h%t_surf_window_av = 0.0_wp
1693                       ENDIF
1694                    ELSE
1695                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_window_av) )  THEN
1696                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1697                           surf_usm_v(l)%t_surf_window_av = 0.0_wp
1698                       ENDIF
1699                    ENDIF
1700                   
1701                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1702!
1703!--                 surface temperature for green surfaces
1704                    IF ( l == -1 ) THEN
1705                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_surf_green_av) )  THEN
1706                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_surf_green_av(1:surf_usm_h%ns) )
1707                           surf_usm_h%t_surf_green_av = 0.0_wp
1708                       ENDIF
1709                    ELSE
1710                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_surf_green_av) )  THEN
1711                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1712                           surf_usm_v(l)%t_surf_green_av = 0.0_wp
1713                       ENDIF
1714                    ENDIF
1715               
1716                CASE ( 'usm_theta_10cm' )
1717!
1718!--                 near surface (10cm) temperature for whole surfaces
1719                    IF ( l == -1 ) THEN
1720                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%pt_10cm_av) )  THEN
1721                           ALLOCATE ( surf_usm_h%pt_10cm_av(1:surf_usm_h%ns) )
1722                           surf_usm_h%pt_10cm_av = 0.0_wp
1723                       ENDIF
1724                    ELSE
1725                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%pt_10cm_av) )  THEN
1726                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(1:surf_usm_v(l)%ns) )
1727                           surf_usm_v(l)%pt_10cm_av = 0.0_wp
1728                       ENDIF
1729                    ENDIF
1730                 
1731                CASE ( 'usm_t_wall' )
1732!
1733!--                 wall temperature for iwl layer of walls and land
1734                    IF ( l == -1 ) THEN
1735                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_wall_av) )  THEN
1736                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1737                           surf_usm_h%t_wall_av = 0.0_wp
1738                       ENDIF
1739                    ELSE
1740                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_wall_av) )  THEN
1741                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_wall_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1742                           surf_usm_v(l)%t_wall_av = 0.0_wp
1743                       ENDIF
1744                    ENDIF
1745
1746                CASE ( 'usm_t_window' )
1747!
1748!--                 window temperature for iwl layer of walls and land
1749                    IF ( l == -1 ) THEN
1750                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_window_av) )  THEN
1751                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1752                           surf_usm_h%t_window_av = 0.0_wp
1753                       ENDIF
1754                    ELSE
1755                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_window_av) )  THEN
1756                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_window_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1757                           surf_usm_v(l)%t_window_av = 0.0_wp
1758                       ENDIF
1759                    ENDIF
1760
1761                CASE ( 'usm_t_green' )
1762!
1763!--                 green temperature for iwl layer of walls and land
1764                    IF ( l == -1 ) THEN
1765                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%t_green_av) )  THEN
1766                           ALLOCATE ( surf_usm_h%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1767                           surf_usm_h%t_green_av = 0.0_wp
1768                       ENDIF
1769                    ELSE
1770                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%t_green_av) )  THEN
1771                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%t_green_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1772                           surf_usm_v(l)%t_green_av = 0.0_wp
1773                       ENDIF
1774                    ENDIF
1775                CASE ( 'usm_swc' )
1776!
1777!--                 soil water content for iwl layer of walls and land
1778                    IF ( l == -1 .AND. .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_h%swc_av) )  THEN
1779                        ALLOCATE ( surf_usm_h%swc_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_h%ns) )
1780                        surf_usm_h%swc_av = 0.0_wp
1781                    ELSE
1782                       IF ( .NOT.  ALLOCATED(surf_usm_v(l)%swc_av) )  THEN
1783                           ALLOCATE ( surf_usm_v(l)%swc_av(nzb_wall:nzt_wall,1:surf_usm_v(l)%ns) )
1784                           surf_usm_v(l)%swc_av = 0.0_wp
1785                       ENDIF
1786                    ENDIF
1787
1788               CASE DEFAULT
1789                   CONTINUE
1790
1791           END SELECT
1792
1793        ELSEIF ( mode == 'sum' )  THEN
1794           
1795           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
1796
1797                CASE ( 'usm_wshf' )
1798!
1799!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1800                    IF ( l == -1 ) THEN
1801                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1802                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
1803                                             surf_usm_h%wshf_eb_av(m) +           &
1804                                             surf_usm_h%wshf_eb(m)
1805                       ENDDO
1806                    ELSE
1807                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1808                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
1809                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) +        &
1810                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
1811                       ENDDO
1812                    ENDIF
1813                   
1814                CASE ( 'usm_qsws' )
1815!
1816!--                 array of latent heat flux from surfaces (land, roof, wall)
1817                    IF ( l == -1 ) THEN
1818                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1819                       surf_usm_h%qsws_av(m) =                              &
1820                                          surf_usm_h%qsws_av(m) +           &
1821                                          surf_usm_h%qsws(m) * l_v
1822                    ENDDO
1823                    ELSE
1824                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1825                          surf_usm_v(l)%qsws_av(m) =                        &
1826                                          surf_usm_v(l)%qsws_av(m) +        &
1827                                          surf_usm_v(l)%qsws(m) * l_v
1828                       ENDDO
1829                    ENDIF
1830                   
1831                CASE ( 'usm_qsws_veg' )
1832!
1833!--                 array of latent heat flux from vegetation surfaces (land, roof, wall)
1834                    IF ( l == -1 ) THEN
1835                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1836                       surf_usm_h%qsws_veg_av(m) =                              &
1837                                          surf_usm_h%qsws_veg_av(m) +           &
1838                                          surf_usm_h%qsws_veg(m)
1839                    ENDDO
1840                    ELSE
1841                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1842                          surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m) =                        &
1843                                          surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m) +        &
1844                                          surf_usm_v(l)%qsws_veg(m)
1845                       ENDDO
1846                    ENDIF
1847                   
1848                CASE ( 'usm_qsws_liq' )
1849!
1850!--                 array of latent heat flux from surfaces with liquid (land, roof, wall)
1851                    IF ( l == -1 ) THEN
1852                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1853                       surf_usm_h%qsws_liq_av(m) =                              &
1854                                          surf_usm_h%qsws_liq_av(m) +           &
1855                                          surf_usm_h%qsws_liq(m)
1856                    ENDDO
1857                    ELSE
1858                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1859                          surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m) =                        &
1860                                          surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m) +        &
1861                                          surf_usm_v(l)%qsws_liq(m)
1862                       ENDDO
1863                    ENDIF
1864                   
1865                CASE ( 'usm_wghf' )
1866!
1867!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
1868                    IF ( l == -1 ) THEN
1869                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1870                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
1871                                             surf_usm_h%wghf_eb_av(m) +           &
1872                                             surf_usm_h%wghf_eb(m)
1873                       ENDDO
1874                    ELSE
1875                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1876                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
1877                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) +        &
1878                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
1879                       ENDDO
1880                    ENDIF
1881                   
1882                CASE ( 'usm_wghf_window' )
1883!
1884!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
1885                    IF ( l == -1 ) THEN
1886                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1887                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
1888                                             surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) +           &
1889                                             surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
1890                       ENDDO
1891                    ELSE
1892                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1893                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
1894                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) +        &
1895                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
1896                       ENDDO
1897                    ENDIF
1898
1899                CASE ( 'usm_wghf_green' )
1900!
1901!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
1902                    IF ( l == -1 ) THEN
1903                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1904                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
1905                                             surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) +           &
1906                                             surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
1907                       ENDDO
1908                    ELSE
1909                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1910                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
1911                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) +        &
1912                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
1913                       ENDDO
1914                    ENDIF
1915                   
1916                CASE ( 'usm_iwghf' )
1917!
1918!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
1919                    IF ( l == -1 ) THEN
1920                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1921                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
1922                                             surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) +           &
1923                                             surf_usm_h%iwghf_eb(m)
1924                       ENDDO
1925                    ELSE
1926                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1927                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
1928                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) +        &
1929                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
1930                       ENDDO
1931                    ENDIF
1932                   
1933                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
1934!
1935!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
1936                    IF ( l == -1 ) THEN
1937                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1938                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
1939                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) +           &
1940                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
1941                       ENDDO
1942                    ELSE
1943                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1944                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
1945                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) +        &
1946                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
1947                       ENDDO
1948                    ENDIF
1949                   
1950                CASE ( 'usm_t_surf_wall' )
1951!
1952!--                 surface temperature for surfaces
1953                    IF ( l == -1 ) THEN
1954                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1955                       surf_usm_h%t_surf_wall_av(m) =                               & 
1956                                          surf_usm_h%t_surf_wall_av(m) +            &
1957                                          t_surf_wall_h(m)
1958                       ENDDO
1959                    ELSE
1960                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1961                          surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m) =                         &
1962                                          surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m) +         &
1963                                          t_surf_wall_v(l)%t(m)
1964                       ENDDO
1965                    ENDIF
1966                   
1967                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
1968!
1969!--                 surface temperature for window surfaces
1970                    IF ( l == -1 ) THEN
1971                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1972                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               &
1973                                             surf_usm_h%t_surf_window_av(m) +            &
1974                                             t_surf_window_h(m)
1975                       ENDDO
1976                    ELSE
1977                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1978                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
1979                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) +         &
1980                                          t_surf_window_v(l)%t(m)
1981                       ENDDO
1982                    ENDIF
1983                   
1984                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
1985!
1986!--                 surface temperature for green surfaces
1987                    IF ( l == -1 ) THEN
1988                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
1989                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               &
1990                                             surf_usm_h%t_surf_green_av(m) +            &
1991                                             t_surf_green_h(m)
1992                       ENDDO
1993                    ELSE
1994                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
1995                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
1996                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) +         &
1997                                          t_surf_green_v(l)%t(m)
1998                       ENDDO
1999                    ENDIF
2000               
2001                CASE ( 'usm_theta_10cm' )
2002!
2003!--                 near surface temperature for whole surfaces
2004                    IF ( l == -1 ) THEN
2005                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2006                          surf_usm_h%pt_10cm_av(m) =                               &
2007                                             surf_usm_h%pt_10cm_av(m) +            &
2008                                             surf_usm_h%pt_10cm(m)
2009                       ENDDO
2010                    ELSE
2011                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2012                          surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m) =                         &
2013                                          surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m) +         &
2014                                          surf_usm_v(l)%pt_10cm(m)
2015                       ENDDO
2016                    ENDIF
2017                   
2018                CASE ( 'usm_t_wall' )
2019!
2020!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2021                    IF ( l == -1 ) THEN
2022                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2023                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2024                                             surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) +        &
2025                                             t_wall_h(iwl,m)
2026                       ENDDO
2027                    ELSE
2028                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2029                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2030                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) +     &
2031                                          t_wall_v(l)%t(iwl,m)
2032                       ENDDO
2033                    ENDIF
2034                   
2035                CASE ( 'usm_t_window' )
2036!
2037!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2038                    IF ( l == -1 ) THEN
2039                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2040                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2041                                             surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) +        &
2042                                             t_window_h(iwl,m)
2043                       ENDDO
2044                    ELSE
2045                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2046                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2047                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) +     &
2048                                          t_window_v(l)%t(iwl,m)
2049                       ENDDO
2050                    ENDIF
2051
2052                CASE ( 'usm_t_green' )
2053!
2054!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2055                    IF ( l == -1 ) THEN
2056                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2057                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2058                                             surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) +        &
2059                                             t_green_h(iwl,m)
2060                       ENDDO
2061                    ELSE
2062                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2063                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2064                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) +     &
2065                                          t_green_v(l)%t(iwl,m)
2066                       ENDDO
2067                    ENDIF
2068
2069                CASE ( 'usm_swc' )
2070!
2071!--                 soil water content for  iwl layer of walls and land
2072                    IF ( l == -1 ) THEN
2073                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2074                       surf_usm_h%swc_av(iwl,m) =                           &
2075                                          surf_usm_h%swc_av(iwl,m) +        &
2076                                          swc_h(iwl,m)
2077                    ENDDO
2078                    ELSE
2079                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2080                          surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m) =                     &
2081                                          surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m) +     &
2082                                          swc_v(l)%t(iwl,m)
2083                       ENDDO
2084                    ENDIF
2085
2086                CASE DEFAULT
2087                    CONTINUE
2088
2089           END SELECT
2090
2091        ELSEIF ( mode == 'average' )  THEN
2092           
2093           SELECT CASE ( TRIM( var ) )
2094
2095                CASE ( 'usm_wshf' )
2096!
2097!--                 array of sensible heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2098                    IF ( l == -1 ) THEN
2099                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2100                          surf_usm_h%wshf_eb_av(m) =                              &
2101                                             surf_usm_h%wshf_eb_av(m) /           &
2102                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2103                       ENDDO
2104                    ELSE
2105                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2106                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) =                        &
2107                                          surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m) /        &
2108                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2109                       ENDDO
2110                    ENDIF
2111                   
2112                CASE ( 'usm_qsws' )
2113!
2114!--                 array of latent heat flux from surfaces (land, roof, wall)
2115                    IF ( l == -1 ) THEN
2116                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2117                       surf_usm_h%qsws_av(m) =                              &
2118                                          surf_usm_h%qsws_av(m) /           &
2119                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2120                    ENDDO
2121                    ELSE
2122                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2123                          surf_usm_v(l)%qsws_av(m) =                        &
2124                                          surf_usm_v(l)%qsws_av(m) /        &
2125                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2126                       ENDDO
2127                    ENDIF
2128
2129                CASE ( 'usm_qsws_veg' )
2130!
2131!--                 array of latent heat flux from vegetation surfaces (land, roof, wall)
2132                    IF ( l == -1 ) THEN
2133                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2134                       surf_usm_h%qsws_veg_av(m) =                              &
2135                                          surf_usm_h%qsws_veg_av(m) /           &
2136                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2137                    ENDDO
2138                    ELSE
2139                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2140                          surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m) =                        &
2141                                          surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m) /        &
2142                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2143                       ENDDO
2144                    ENDIF
2145                   
2146                CASE ( 'usm_qsws_liq' )
2147!
2148!--                 array of latent heat flux from surfaces with liquid (land, roof, wall)
2149                    IF ( l == -1 ) THEN
2150                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2151                       surf_usm_h%qsws_liq_av(m) =                              &
2152                                          surf_usm_h%qsws_liq_av(m) /           &
2153                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2154                    ENDDO
2155                    ELSE
2156                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2157                          surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m) =                        &
2158                                          surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m) /        &
2159                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2160                       ENDDO
2161                    ENDIF
2162                   
2163                CASE ( 'usm_wghf' )
2164!
2165!--                 array of heat flux from ground (wall, roof, land)
2166                    IF ( l == -1 ) THEN
2167                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2168                          surf_usm_h%wghf_eb_av(m) =                              &
2169                                             surf_usm_h%wghf_eb_av(m) /           &
2170                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2171                       ENDDO
2172                    ELSE
2173                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2174                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) =                        &
2175                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m) /        &
2176                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2177                       ENDDO
2178                    ENDIF
2179                   
2180                CASE ( 'usm_wghf_window' )
2181!
2182!--                 array of heat flux from window ground (wall, roof, land)
2183                    IF ( l == -1 ) THEN
2184                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2185                          surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) =                              &
2186                                             surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m) /           &
2187                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2188                       ENDDO
2189                    ELSE
2190                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2191                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) =                        &
2192                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m) /        &
2193                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2194                       ENDDO
2195                    ENDIF
2196
2197                CASE ( 'usm_wghf_green' )
2198!
2199!--                 array of heat flux from green ground (wall, roof, land)
2200                    IF ( l == -1 ) THEN
2201                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2202                          surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) =                              &
2203                                             surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m) /           &
2204                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2205                       ENDDO
2206                    ELSE
2207                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2208                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) =                        &
2209                                          surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m) /        &
2210                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2211                       ENDDO
2212                    ENDIF
2213
2214                CASE ( 'usm_iwghf' )
2215!
2216!--                 array of heat flux from indoor ground (wall, roof, land)
2217                    IF ( l == -1 ) THEN
2218                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2219                          surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) =                              &
2220                                             surf_usm_h%iwghf_eb_av(m) /           &
2221                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2222                       ENDDO
2223                    ELSE
2224                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2225                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) =                        &
2226                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m) /        &
2227                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2228                       ENDDO
2229                    ENDIF
2230                   
2231                CASE ( 'usm_iwghf_window' )
2232!
2233!--                 array of heat flux from indoor window ground (wall, roof, land)
2234                    IF ( l == -1 ) THEN
2235                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2236                          surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) =                              &
2237                                             surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m) /           &
2238                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2239                       ENDDO
2240                    ELSE
2241                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2242                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) =                        &
2243                                          surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m) /        &
2244                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2245                       ENDDO
2246                    ENDIF
2247                   
2248                CASE ( 'usm_t_surf_wall' )
2249!
2250!--                 surface temperature for surfaces
2251                    IF ( l == -1 ) THEN
2252                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2253                       surf_usm_h%t_surf_wall_av(m) =                               & 
2254                                          surf_usm_h%t_surf_wall_av(m) /            &
2255                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2256                       ENDDO
2257                    ELSE
2258                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2259                          surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m) =                         &
2260                                          surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m) /         &
2261                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2262                       ENDDO
2263                    ENDIF
2264                   
2265                CASE ( 'usm_t_surf_window' )
2266!
2267!--                 surface temperature for window surfaces
2268                    IF ( l == -1 ) THEN
2269                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2270                          surf_usm_h%t_surf_window_av(m) =                               &
2271                                             surf_usm_h%t_surf_window_av(m) /            &
2272                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2273                       ENDDO
2274                    ELSE
2275                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2276                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) =                         &
2277                                          surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m) /         &
2278                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2279                       ENDDO
2280                    ENDIF
2281                   
2282                CASE ( 'usm_t_surf_green' )
2283!
2284!--                 surface temperature for green surfaces
2285                    IF ( l == -1 ) THEN
2286                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2287                          surf_usm_h%t_surf_green_av(m) =                               &
2288                                             surf_usm_h%t_surf_green_av(m) /            &
2289                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2290                       ENDDO
2291                    ELSE
2292                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2293                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) =                         &
2294                                          surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m) /         &
2295                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2296                       ENDDO
2297                    ENDIF
2298                   
2299                CASE ( 'usm_theta_10cm' )
2300!
2301!--                 near surface temperature for whole surfaces
2302                    IF ( l == -1 ) THEN
2303                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2304                          surf_usm_h%pt_10cm_av(m) =                               &
2305                                             surf_usm_h%pt_10cm_av(m) /            &
2306                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2307                       ENDDO
2308                    ELSE
2309                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2310                          surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m) =                         &
2311                                          surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m) /         &
2312                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2313                       ENDDO
2314                    ENDIF
2315
2316                   
2317                CASE ( 'usm_t_wall' )
2318!
2319!--                 wall temperature for  iwl layer of walls and land
2320                    IF ( l == -1 ) THEN
2321                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2322                          surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) =                           &
2323                                             surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m) /        &
2324                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2325                       ENDDO
2326                    ELSE
2327                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2328                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) =                     &
2329                                          surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m) /     &
2330                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2331                       ENDDO
2332                    ENDIF
2333
2334                CASE ( 'usm_t_window' )
2335!
2336!--                 window temperature for  iwl layer of walls and land
2337                    IF ( l == -1 ) THEN
2338                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2339                          surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) =                           &
2340                                             surf_usm_h%t_window_av(iwl,m) /        &
2341                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2342                       ENDDO
2343                    ELSE
2344                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2345                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) =                     &
2346                                          surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m) /     &
2347                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2348                       ENDDO
2349                    ENDIF
2350
2351                CASE ( 'usm_t_green' )
2352!
2353!--                 green temperature for  iwl layer of walls and land
2354                    IF ( l == -1 ) THEN
2355                       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2356                          surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) =                           &
2357                                             surf_usm_h%t_green_av(iwl,m) /        &
2358                                             REAL( average_count_3d, kind=wp )
2359                       ENDDO
2360                    ELSE
2361                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2362                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) =                     &
2363                                          surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m) /     &
2364                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2365                       ENDDO
2366                    ENDIF
2367                   
2368                CASE ( 'usm_swc' )
2369!
2370!--                 soil water content for  iwl layer of walls and land
2371                    IF ( l == -1 ) THEN
2372                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2373                       surf_usm_h%swc_av(iwl,m) =                           &
2374                                          surf_usm_h%swc_av(iwl,m) /        &
2375                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2376                    ENDDO
2377                    ELSE
2378                       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2379                          surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m) =                     &
2380                                          surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m) /     &
2381                                          REAL( average_count_3d, kind=wp )
2382                       ENDDO
2383                    ENDIF
2384
2385
2386           END SELECT
2387
2388        ENDIF
2389
2390        ENDIF
2391
2392    END SUBROUTINE usm_3d_data_averaging
2393
2394
2395
2396!------------------------------------------------------------------------------!
2397! Description:
2398! ------------
2399!> Set internal Neumann boundary condition at outer soil grid points
2400!> for temperature and humidity.
2401!------------------------------------------------------------------------------!
2402 SUBROUTINE usm_boundary_condition
2403 
2404    IMPLICIT NONE
2405
2406    INTEGER(iwp) :: i      !< grid index x-direction
2407    INTEGER(iwp) :: ioff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2408    INTEGER(iwp) :: j      !< grid index y-direction
2409    INTEGER(iwp) :: joff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2410    INTEGER(iwp) :: k      !< grid index z-direction
2411    INTEGER(iwp) :: koff   !< offset index x-direction indicating location of soil grid point
2412    INTEGER(iwp) :: l      !< running index surface-orientation
2413    INTEGER(iwp) :: m      !< running index surface elements
2414
2415    koff = surf_usm_h%koff
2416    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2417       i = surf_usm_h%i(m)
2418       j = surf_usm_h%j(m)
2419       k = surf_usm_h%k(m)
2420       pt(k+koff,j,i) = pt(k,j,i)
2421    ENDDO
2422
2423    DO  l = 0, 3
2424       ioff = surf_usm_v(l)%ioff
2425       joff = surf_usm_v(l)%joff
2426       DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2427          i = surf_usm_v(l)%i(m)
2428          j = surf_usm_v(l)%j(m)
2429          k = surf_usm_v(l)%k(m)
2430          pt(k,j+joff,i+ioff) = pt(k,j,i)
2431       ENDDO
2432    ENDDO
2433
2434 END SUBROUTINE usm_boundary_condition
2435
2436
2437!------------------------------------------------------------------------------!
2438!
2439! Description:
2440! ------------
2441!> Subroutine checks variables and assigns units.
2442!> It is called out from subroutine check_parameters.
2443!------------------------------------------------------------------------------!
2444    SUBROUTINE usm_check_data_output( variable, unit )
2445
2446        IMPLICIT NONE
2447
2448        CHARACTER(LEN=*),INTENT(IN)    ::  variable   !<
2449        CHARACTER(LEN=*),INTENT(OUT)   ::  unit       !<
2450
2451        INTEGER(iwp)                                  :: i,j,l         !< index
2452        CHARACTER(LEN=2)                              :: ls
2453        CHARACTER(LEN=varnamelength)                  :: var           !< TRIM(variable)
2454        INTEGER(iwp), PARAMETER                       :: nl1 = 15      !< number of directional usm variables
2455        CHARACTER(LEN=varnamelength), DIMENSION(nl1)  :: varlist1 = &  !< list of directional usm variables
2456                  (/'usm_wshf                      ', &
2457                    'usm_wghf                      ', &
2458                    'usm_wghf_window               ', &
2459                    'usm_wghf_green                ', &
2460                    'usm_iwghf                     ', &
2461                    'usm_iwghf_window              ', &
2462                    'usm_surfz                     ', &
2463                    'usm_surfwintrans              ', &
2464                    'usm_surfcat                   ', &
2465                    'usm_t_surf_wall               ', &
2466                    'usm_t_surf_window             ', &
2467                    'usm_t_surf_green              ', &
2468                    'usm_t_green                   ', &
2469                    'usm_qsws                      ', &
2470                    'usm_theta_10cm                '/)
2471
2472        INTEGER(iwp), PARAMETER                       :: nl2 = 3       !< number of directional layer usm variables
2473        CHARACTER(LEN=varnamelength), DIMENSION(nl2)  :: varlist2 = &  !< list of directional layer usm variables
2474                  (/'usm_t_wall                    ', &
2475                    'usm_t_window                  ', &
2476                    'usm_t_green                   '/)
2477
2478        INTEGER(iwp), PARAMETER                       :: nd = 5     !< number of directions
2479        CHARACTER(LEN=6), DIMENSION(nd), PARAMETER  :: dirname = &  !< direction names
2480                  (/'_roof ','_south','_north','_west ','_east '/)
2481        LOGICAL                                       :: lfound     !< flag if the variable is found
2482
2483
2484        lfound = .FALSE.
2485
2486        var = TRIM(variable)
2487
2488!
2489!--     check if variable exists
2490!--     directional variables
2491        DO i = 1, nl1
2492           DO j = 1, nd
2493              IF ( TRIM(var) == TRIM(varlist1(i))//TRIM(dirname(j)) ) THEN
2494                 lfound = .TRUE.
2495                 EXIT
2496              ENDIF
2497              IF ( lfound ) EXIT
2498           ENDDO
2499        ENDDO
2500        IF ( lfound ) GOTO 10
2501!
2502!--     directional layer variables
2503        DO i = 1, nl2
2504           DO j = 1, nd
2505              DO l = nzb_wall, nzt_wall
2506                 WRITE(ls,'(A1,I1)') '_',l
2507                 IF ( TRIM(var) == TRIM(varlist2(i))//TRIM(ls)//TRIM(dirname(j)) ) THEN
2508                    lfound = .TRUE.
2509                    EXIT
2510                 ENDIF
2511              ENDDO
2512              IF ( lfound ) EXIT
2513           ENDDO
2514        ENDDO
2515        IF ( .NOT.  lfound ) THEN
2516           unit = 'illegal'
2517           RETURN
2518        ENDIF
251910      CONTINUE
2520
2521        IF ( var(1:9)  == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_' .OR.                 &
2522             var(1:16) == 'usm_wghf_window_' .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.     &
2523             var(1:10) == 'usm_iwghf_' .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_'    .OR.      &
2524             var(1:17) == 'usm_surfwintrans_' .OR.                                        &
2525             var(1:9)  == 'usm_qsws_'  .OR.  var(1:13)  == 'usm_qsws_veg_'  .OR.          &
2526             var(1:13) == 'usm_qsws_liq_' ) THEN
2527            unit = 'W/m2'
2528        ELSE IF ( var(1:15) == 'usm_t_surf_wall'   .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall' .OR.   &
2529                  var(1:12) == 'usm_t_window' .OR. var(1:17) == 'usm_t_surf_window' .OR.  &
2530                  var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR.                                   &
2531                  var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.  var(1:7) == 'usm_swc' .OR.             &
2532                  var(1:14) == 'usm_theta_10cm' )  THEN
2533            unit = 'K'
2534        ELSE IF ( var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat' )  THEN
2535            unit = '1'
2536        ELSE
2537            unit = 'illegal'
2538        ENDIF
2539
2540    END SUBROUTINE usm_check_data_output
2541
2542
2543!------------------------------------------------------------------------------!
2544! Description:
2545! ------------
2546!> Check parameters routine for urban surface model
2547!------------------------------------------------------------------------------!
2548    SUBROUTINE usm_check_parameters
2549
2550       USE control_parameters,                                                 &
2551           ONLY:  bc_pt_b, bc_q_b, constant_flux_layer, large_scale_forcing,   &
2552                  lsf_surf, topography
2553
2554       USE netcdf_data_input_mod,                                             &
2555            ONLY:  building_type_f
2556
2557       IMPLICIT NONE
2558
2559       INTEGER(iwp) ::  i        !< running index, x-dimension
2560       INTEGER(iwp) ::  j        !< running index, y-dimension
2561
2562!
2563!--    Dirichlet boundary conditions are required as the surface fluxes are
2564!--    calculated from the temperature/humidity gradients in the urban surface
2565!--    model
2566       IF ( bc_pt_b == 'neumann'   .OR.   bc_q_b == 'neumann' )  THEN
2567          message_string = 'urban surface model requires setting of '//        &
2568                           'bc_pt_b = "dirichlet" and '//                      &
2569                           'bc_q_b  = "dirichlet"'
2570          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0590', 1, 2, 0, 6, 0 )
2571       ENDIF
2572
2573       IF ( .NOT.  constant_flux_layer )  THEN
2574          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2575                           'constant_flux_layer = .T.'
2576          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2577       ENDIF
2578
2579       IF (  .NOT.  radiation )  THEN
2580          message_string = 'urban surface model requires '//                   &
2581                           'the radiation model to be switched on'
2582          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0084', 1, 2, 0, 6, 0 )
2583       ENDIF
2584!       
2585!--    Surface forcing has to be disabled for LSF in case of enabled
2586!--    urban surface module
2587       IF ( large_scale_forcing )  THEN
2588          lsf_surf = .FALSE.
2589       ENDIF
2590!
2591!--    Topography
2592       IF ( topography == 'flat' )  THEN
2593          message_string = 'topography /= "flat" is required '//               &
2594                           'when using the urban surface model'
2595          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0592', 1, 2, 0, 6, 0 )
2596       ENDIF
2597!
2598!--    naheatlayers
2599       IF ( naheatlayers > nzt )  THEN
2600          message_string = 'number of anthropogenic heat layers '//            &
2601                           '"naheatlayers" can not be larger than'//           &
2602                           ' number of domain layers "nzt"'
2603          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0593', 1, 2, 0, 6, 0 )
2604       ENDIF
2605!
2606!--    Check if building types are set within a valid range.
2607       IF ( building_type < LBOUND( building_pars, 2 )  .AND.                  &
2608            building_type > UBOUND( building_pars, 2 ) )  THEN
2609          WRITE( message_string, * ) 'building_type = ', building_type,        &
2610                                     ' is out of the valid range'
2611          CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0529', 2, 2, 0, 6, 0 )
2612       ENDIF
2613       IF ( building_type_f%from_file )  THEN
2614          DO  i = nxl, nxr
2615             DO  j = nys, nyn
2616                IF ( building_type_f%var(j,i) /= building_type_f%fill  .AND.   &
2617              ( building_type_f%var(j,i) < LBOUND( building_pars, 2 )  .OR.    &
2618                building_type_f%var(j,i) > UBOUND( building_pars, 2 ) ) )      &
2619                THEN
2620                   WRITE( message_string, * ) 'building_type = is out of ' //  &
2621                                        'the valid range at (j,i) = ', j, i
2622                   CALL message( 'usm_check_parameters', 'PA0529', 2, 2, 0, 6, 0 )
2623                ENDIF
2624             ENDDO
2625          ENDDO
2626       ENDIF
2627    END SUBROUTINE usm_check_parameters
2628
2629
2630!------------------------------------------------------------------------------!
2631!
2632! Description:
2633! ------------
2634!> Output of the 3D-arrays in netCDF and/or AVS format
2635!> for variables of urban_surface model.
2636!> It resorts the urban surface module output quantities from surf style
2637!> indexing into temporary 3D array with indices (i,j,k).
2638!> It is called from subroutine data_output_3d.
2639!------------------------------------------------------------------------------!
2640    SUBROUTINE usm_data_output_3d( av, variable, found, local_pf, nzb_do, nzt_do )
2641       
2642        IMPLICIT NONE
2643
2644        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  av        !< flag if averaged
2645        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable  !< variable name
2646        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzb_do    !< lower limit of the data output (usually 0)
2647        INTEGER(iwp), INTENT(IN)       ::  nzt_do    !< vertical upper limit of the data output (usually nz_do3d)
2648        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found     !<
2649        REAL(sp), DIMENSION(nxl:nxr,nys:nyn,nzb_do:nzt_do) ::  local_pf   !< sp - it has to correspond to module data_output_3d
2650        REAL(sp), DIMENSION(nzb:nzt+1,nys:nyn,nxl:nxr)     ::  temp_pf    !< temp array for urban surface output procedure
2651       
2652        CHARACTER (len=varnamelength)                      :: var     !< trimmed variable name
2653        INTEGER(iwp), PARAMETER                            :: nd = 5  !< number of directions
2654        CHARACTER(len=6), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER     :: dirname = (/ '_roof ', '_south', '_north', '_west ', '_east ' /)
2655        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: dirint =  (/    iup_u, isouth_u, inorth_u,  iwest_u,  ieast_u /)
2656        INTEGER(iwp), DIMENSION(0:nd-1), PARAMETER         :: diridx =  (/       -1,        1,        0,        3,        2 /)
2657                                                                      !< index for surf_*_v: 0:3 = (North, South, East, West)
2658        INTEGER(iwp)                   :: ids,idsint,idsidx
2659        INTEGER(iwp)                   :: i,j,k,iwl,istat, l, m  !< running indices
2660
2661        found = .TRUE.
2662        temp_pf = -1._wp
2663       
2664        ids = -1
2665        var = TRIM(variable)
2666        DO i = 0, nd-1
2667            k = len(TRIM(var))
2668            j = len(TRIM(dirname(i)))
2669            IF ( TRIM(var(k-j+1:k)) == TRIM(dirname(i)) )  THEN
2670                ids = i
2671                idsint = dirint(ids)
2672                idsidx = diridx(ids)
2673                var = var(:k-j)
2674                EXIT
2675            ENDIF
2676        ENDDO
2677        IF ( ids == -1 )  THEN
2678            var = TRIM(variable)
2679        ENDIF
2680        IF ( var(1:11) == 'usm_t_wall_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 12 )  THEN
2681!
2682!--         wall layers
2683            READ(var(12:12), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2684            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2685                var = var(1:10)
2686            ENDIF
2687        ENDIF
2688        IF ( var(1:13) == 'usm_t_window_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 14 )  THEN
2689!
2690!--         window layers
2691            READ(var(14:14), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2692            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2693                var = var(1:12)
2694            ENDIF
2695        ENDIF
2696        IF ( var(1:12) == 'usm_t_green_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 13 )  THEN
2697!
2698!--         green layers
2699            READ(var(13:13), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2700            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2701                var = var(1:11)
2702            ENDIF
2703        ENDIF
2704        IF ( var(1:8) == 'usm_swc_'  .AND.  len(TRIM(var)) >= 9 )  THEN
2705!
2706!--         green layers soil water content
2707            READ(var(9:9), '(I1)', iostat=istat ) iwl
2708            IF ( istat == 0  .AND.  iwl >= nzb_wall  .AND.  iwl <= nzt_wall )  THEN
2709                var = var(1:7)
2710            ENDIF
2711        ENDIF
2712       
2713        SELECT CASE ( TRIM(var) )
2714
2715          CASE ( 'usm_surfz' )
2716!
2717!--           array of surface height (z)
2718              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2719                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2720                    i = surf_usm_h%i(m)
2721                    j = surf_usm_h%j(m)
2722                    k = surf_usm_h%k(m)
2723                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, KIND = sp) )
2724                 ENDDO
2725              ELSE
2726                 l = idsidx
2727                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2728                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2729                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2730                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2731                    temp_pf(0,j,i) = MAX( temp_pf(0,j,i), REAL( k, KIND = sp) + 1.0_sp )
2732                 ENDDO
2733              ENDIF
2734
2735          CASE ( 'usm_surfcat' )
2736!
2737!--           surface category
2738              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2739                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2740                    i = surf_usm_h%i(m)
2741                    j = surf_usm_h%j(m)
2742                    k = surf_usm_h%k(m)
2743                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%surface_types(m)
2744                 ENDDO
2745              ELSE
2746                 l = idsidx
2747                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2748                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2749                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2750                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2751                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%surface_types(m)
2752                 ENDDO
2753              ENDIF
2754             
2755          CASE ( 'usm_surfwintrans' )
2756!
2757!--           transmissivity window tiles
2758              IF ( idsint == iup_u )  THEN
2759                 DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2760                    i = surf_usm_h%i(m)
2761                    j = surf_usm_h%j(m)
2762                    k = surf_usm_h%k(m)
2763                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%transmissivity(m)
2764                 ENDDO
2765              ELSE
2766                 l = idsidx
2767                 DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2768                    i = surf_usm_v(l)%i(m)
2769                    j = surf_usm_v(l)%j(m)
2770                    k = surf_usm_v(l)%k(m)
2771                    temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%transmissivity(m)
2772                 ENDDO
2773              ENDIF
2774
2775          CASE ( 'usm_wshf' )
2776!
2777!--           array of sensible heat flux from surfaces
2778              IF ( av == 0 )  THEN
2779                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2780                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2781                       i = surf_usm_h%i(m)
2782                       j = surf_usm_h%j(m)
2783                       k = surf_usm_h%k(m)
2784                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb(m)
2785                    ENDDO
2786                 ELSE
2787                    l = idsidx
2788                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2789                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2790                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2791                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2792                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb(m)
2793                    ENDDO
2794                 ENDIF
2795              ELSE
2796                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2797                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2798                       i = surf_usm_h%i(m)
2799                       j = surf_usm_h%j(m)
2800                       k = surf_usm_h%k(m)
2801                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wshf_eb_av(m)
2802                    ENDDO
2803                 ELSE
2804                    l = idsidx
2805                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2806                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2807                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2808                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2809                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wshf_eb_av(m)
2810                    ENDDO
2811                 ENDIF
2812              ENDIF
2813             
2814             
2815          CASE ( 'usm_qsws' )
2816!
2817!--           array of latent heat flux from surfaces
2818              IF ( av == 0 )  THEN
2819                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2820                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2821                       i = surf_usm_h%i(m)
2822                       j = surf_usm_h%j(m)
2823                       k = surf_usm_h%k(m)
2824                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws(m) * l_v
2825                    ENDDO
2826                 ELSE
2827                    l = idsidx
2828                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2829                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2830                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2831                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2832                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws(m) * l_v
2833                    ENDDO
2834                 ENDIF
2835              ELSE
2836                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2837                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2838                       i = surf_usm_h%i(m)
2839                       j = surf_usm_h%j(m)
2840                       k = surf_usm_h%k(m)
2841                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_av(m)
2842                    ENDDO
2843                 ELSE
2844                    l = idsidx
2845                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2846                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2847                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2848                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2849                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_av(m)
2850                    ENDDO
2851                 ENDIF
2852              ENDIF
2853             
2854          CASE ( 'usm_qsws_veg' )
2855!
2856!--           array of latent heat flux from vegetation surfaces
2857              IF ( av == 0 )  THEN
2858                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2859                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2860                       i = surf_usm_h%i(m)
2861                       j = surf_usm_h%j(m)
2862                       k = surf_usm_h%k(m)
2863                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_veg(m)
2864                    ENDDO
2865                 ELSE
2866                    l = idsidx
2867                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2868                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2869                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2870                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2871                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_veg(m)
2872                    ENDDO
2873                 ENDIF
2874              ELSE
2875                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2876                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2877                       i = surf_usm_h%i(m)
2878                       j = surf_usm_h%j(m)
2879                       k = surf_usm_h%k(m)
2880                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_veg_av(m)
2881                    ENDDO
2882                 ELSE
2883                    l = idsidx
2884                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2885                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2886                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2887                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2888                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_veg_av(m)
2889                    ENDDO
2890                 ENDIF
2891              ENDIF
2892             
2893          CASE ( 'usm_qsws_liq' )
2894!
2895!--           array of latent heat flux from surfaces with liquid
2896              IF ( av == 0 )  THEN
2897                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2898                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2899                       i = surf_usm_h%i(m)
2900                       j = surf_usm_h%j(m)
2901                       k = surf_usm_h%k(m)
2902                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_liq(m)
2903                    ENDDO
2904                 ELSE
2905                    l = idsidx
2906                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2907                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2908                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2909                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2910                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_liq(m)
2911                    ENDDO
2912                 ENDIF
2913              ELSE
2914                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2915                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2916                       i = surf_usm_h%i(m)
2917                       j = surf_usm_h%j(m)
2918                       k = surf_usm_h%k(m)
2919                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%qsws_liq_av(m)
2920                    ENDDO
2921                 ELSE
2922                    l = idsidx
2923                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2924                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2925                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2926                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2927                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%qsws_liq_av(m)
2928                    ENDDO
2929                 ENDIF
2930              ENDIF
2931
2932          CASE ( 'usm_wghf' )
2933!
2934!--           array of heat flux from ground (land, wall, roof)
2935              IF ( av == 0 )  THEN
2936                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2937                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2938                       i = surf_usm_h%i(m)
2939                       j = surf_usm_h%j(m)
2940                       k = surf_usm_h%k(m)
2941                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb(m)
2942                    ENDDO
2943                 ELSE
2944                    l = idsidx
2945                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2946                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2947                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2948                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2949                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb(m)
2950                    ENDDO
2951                 ENDIF
2952              ELSE
2953                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2954                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2955                       i = surf_usm_h%i(m)
2956                       j = surf_usm_h%j(m)
2957                       k = surf_usm_h%k(m)
2958                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_av(m)
2959                    ENDDO
2960                 ELSE
2961                    l = idsidx
2962                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2963                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2964                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2965                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2966                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_av(m)
2967                    ENDDO
2968                 ENDIF
2969              ENDIF
2970
2971          CASE ( 'usm_wghf_window' )
2972!
2973!--           array of heat flux from window ground (land, wall, roof)
2974              IF ( av == 0 )  THEN
2975                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2976                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2977                       i = surf_usm_h%i(m)
2978                       j = surf_usm_h%j(m)
2979                       k = surf_usm_h%k(m)
2980                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window(m)
2981                    ENDDO
2982                 ELSE
2983                    l = idsidx
2984                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
2985                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
2986                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
2987                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
2988                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window(m)
2989                    ENDDO
2990                 ENDIF
2991              ELSE
2992                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
2993                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
2994                       i = surf_usm_h%i(m)
2995                       j = surf_usm_h%j(m)
2996                       k = surf_usm_h%k(m)
2997                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_window_av(m)
2998                    ENDDO
2999                 ELSE
3000                    l = idsidx
3001                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3002                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3003                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3004                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3005                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_window_av(m)
3006                    ENDDO
3007                 ENDIF
3008              ENDIF
3009
3010          CASE ( 'usm_wghf_green' )
3011!
3012!--           array of heat flux from green ground (land, wall, roof)
3013              IF ( av == 0 )  THEN
3014                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3015                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3016                       i = surf_usm_h%i(m)
3017                       j = surf_usm_h%j(m)
3018                       k = surf_usm_h%k(m)
3019                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green(m)
3020                    ENDDO
3021                 ELSE
3022                    l = idsidx
3023                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3024                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3025                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3026                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3027                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green(m)
3028                    ENDDO
3029                 ENDIF
3030              ELSE
3031                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3032                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3033                       i = surf_usm_h%i(m)
3034                       j = surf_usm_h%j(m)
3035                       k = surf_usm_h%k(m)
3036                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%wghf_eb_green_av(m)
3037                    ENDDO
3038                 ELSE
3039                    l = idsidx
3040                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3041                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3042                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3043                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3044                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%wghf_eb_green_av(m)
3045                    ENDDO
3046                 ENDIF
3047              ENDIF
3048
3049          CASE ( 'usm_iwghf' )
3050!
3051!--           array of heat flux from indoor ground (land, wall, roof)
3052              IF ( av == 0 )  THEN
3053                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3054                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3055                       i = surf_usm_h%i(m)
3056                       j = surf_usm_h%j(m)
3057                       k = surf_usm_h%k(m)
3058                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb(m)
3059                    ENDDO
3060                 ELSE
3061                    l = idsidx
3062                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3063                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3064                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3065                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3066                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb(m)
3067                    ENDDO
3068                 ENDIF
3069              ELSE
3070                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3071                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3072                       i = surf_usm_h%i(m)
3073                       j = surf_usm_h%j(m)
3074                       k = surf_usm_h%k(m)
3075                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_av(m)
3076                    ENDDO
3077                 ELSE
3078                    l = idsidx
3079                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3080                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3081                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3082                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3083                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_av(m)
3084                    ENDDO
3085                 ENDIF
3086              ENDIF
3087
3088          CASE ( 'usm_iwghf_window' )
3089!
3090!--           array of heat flux from indoor window ground (land, wall, roof)
3091              IF ( av == 0 )  THEN
3092                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3093                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3094                       i = surf_usm_h%i(m)
3095                       j = surf_usm_h%j(m)
3096                       k = surf_usm_h%k(m)
3097                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window(m)
3098                    ENDDO
3099                 ELSE
3100                    l = idsidx
3101                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3102                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3103                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3104                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3105                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window(m)
3106                    ENDDO
3107                 ENDIF
3108              ELSE
3109                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3110                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3111                       i = surf_usm_h%i(m)
3112                       j = surf_usm_h%j(m)
3113                       k = surf_usm_h%k(m)
3114                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%iwghf_eb_window_av(m)
3115                    ENDDO
3116                 ELSE
3117                    l = idsidx
3118                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3119                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3120                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3121                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3122                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%iwghf_eb_window_av(m)
3123                    ENDDO
3124                 ENDIF
3125              ENDIF
3126             
3127          CASE ( 'usm_t_surf_wall' )
3128!
3129!--           surface temperature for surfaces
3130              IF ( av == 0 )  THEN
3131                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3132                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3133                       i = surf_usm_h%i(m)
3134                       j = surf_usm_h%j(m)
3135                       k = surf_usm_h%k(m)
3136                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_wall_h(m)
3137                    ENDDO
3138                 ELSE
3139                    l = idsidx
3140                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3141                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3142                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3143                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3144                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_wall_v(l)%t(m)
3145                    ENDDO
3146                 ENDIF
3147              ELSE
3148                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3149                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3150                       i = surf_usm_h%i(m)
3151                       j = surf_usm_h%j(m)
3152                       k = surf_usm_h%k(m)
3153                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_wall_av(m)
3154                    ENDDO
3155                 ELSE
3156                    l = idsidx
3157                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3158                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3159                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3160                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3161                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_wall_av(m)
3162                    ENDDO
3163                 ENDIF
3164              ENDIF
3165             
3166          CASE ( 'usm_t_surf_window' )
3167!
3168!--           surface temperature for window surfaces
3169              IF ( av == 0 )  THEN
3170                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3171                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3172                       i = surf_usm_h%i(m)
3173                       j = surf_usm_h%j(m)
3174                       k = surf_usm_h%k(m)
3175                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_h(m)
3176                    ENDDO
3177                 ELSE
3178                    l = idsidx
3179                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3180                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3181                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3182                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3183                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_window_v(l)%t(m)
3184                    ENDDO
3185                 ENDIF
3186
3187              ELSE
3188                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3189                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3190                       i = surf_usm_h%i(m)
3191                       j = surf_usm_h%j(m)
3192                       k = surf_usm_h%k(m)
3193                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_window_av(m)
3194                    ENDDO
3195                 ELSE
3196                    l = idsidx
3197                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3198                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3199                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3200                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3201                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_window_av(m)
3202                    ENDDO
3203
3204                 ENDIF
3205
3206              ENDIF
3207
3208          CASE ( 'usm_t_surf_green' )
3209!
3210!--           surface temperature for green surfaces
3211              IF ( av == 0 )  THEN
3212                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3213                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3214                       i = surf_usm_h%i(m)
3215                       j = surf_usm_h%j(m)
3216                       k = surf_usm_h%k(m)
3217                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_h(m)
3218                    ENDDO
3219                 ELSE
3220                    l = idsidx
3221                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3222                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3223                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3224                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3225                       temp_pf(k,j,i) = t_surf_green_v(l)%t(m)
3226                    ENDDO
3227                 ENDIF
3228
3229              ELSE
3230                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3231                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3232                       i = surf_usm_h%i(m)
3233                       j = surf_usm_h%j(m)
3234                       k = surf_usm_h%k(m)
3235                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_surf_green_av(m)
3236                    ENDDO
3237                 ELSE
3238                    l = idsidx
3239                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3240                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3241                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3242                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3243                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_surf_green_av(m)
3244                    ENDDO
3245
3246                 ENDIF
3247
3248              ENDIF
3249
3250          CASE ( 'usm_theta_10cm' )
3251!
3252!--           near surface temperature for whole surfaces
3253              IF ( av == 0 )  THEN
3254                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3255                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3256                       i = surf_usm_h%i(m)
3257                       j = surf_usm_h%j(m)
3258                       k = surf_usm_h%k(m)
3259                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%pt_10cm(m)
3260                    ENDDO
3261                 ELSE
3262                    l = idsidx
3263                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3264                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3265                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3266                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3267                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%pt_10cm(m)
3268                    ENDDO
3269                 ENDIF
3270             
3271             
3272              ELSE
3273                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3274                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3275                       i = surf_usm_h%i(m)
3276                       j = surf_usm_h%j(m)
3277                       k = surf_usm_h%k(m)
3278                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%pt_10cm_av(m)
3279                    ENDDO
3280                 ELSE
3281                    l = idsidx
3282                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3283                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3284                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3285                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3286                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%pt_10cm_av(m)
3287                    ENDDO
3288
3289                  ENDIF
3290              ENDIF
3291             
3292          CASE ( 'usm_t_wall' )
3293!
3294!--           wall temperature for  iwl layer of walls and land
3295              IF ( av == 0 )  THEN
3296                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3297                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3298                       i = surf_usm_h%i(m)
3299                       j = surf_usm_h%j(m)
3300                       k = surf_usm_h%k(m)
3301                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_h(iwl,m)
3302                    ENDDO
3303                 ELSE
3304                    l = idsidx
3305                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3306                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3307                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3308                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3309                       temp_pf(k,j,i) = t_wall_v(l)%t(iwl,m)
3310                    ENDDO
3311                 ENDIF
3312              ELSE
3313                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3314                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3315                       i = surf_usm_h%i(m)
3316                       j = surf_usm_h%j(m)
3317                       k = surf_usm_h%k(m)
3318                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_wall_av(iwl,m)
3319                    ENDDO
3320                 ELSE
3321                    l = idsidx
3322                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3323                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3324                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3325                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3326                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_wall_av(iwl,m)
3327                    ENDDO
3328                 ENDIF
3329              ENDIF
3330             
3331          CASE ( 'usm_t_window' )
3332!
3333!--           window temperature for iwl layer of walls and land
3334              IF ( av == 0 )  THEN
3335                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3336                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3337                       i = surf_usm_h%i(m)
3338                       j = surf_usm_h%j(m)
3339                       k = surf_usm_h%k(m)
3340                       temp_pf(k,j,i) = t_window_h(iwl,m)
3341                    ENDDO
3342                 ELSE
3343                    l = idsidx
3344                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3345                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3346                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3347                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3348                       temp_pf(k,j,i) = t_window_v(l)%t(iwl,m)
3349                    ENDDO
3350                 ENDIF
3351              ELSE
3352                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3353                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3354                       i = surf_usm_h%i(m)
3355                       j = surf_usm_h%j(m)
3356                       k = surf_usm_h%k(m)
3357                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_window_av(iwl,m)
3358                    ENDDO
3359                 ELSE
3360                    l = idsidx
3361                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3362                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3363                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3364                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3365                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_window_av(iwl,m)
3366                    ENDDO
3367                 ENDIF
3368              ENDIF
3369
3370          CASE ( 'usm_t_green' )
3371!
3372!--           green temperature for  iwl layer of walls and land
3373              IF ( av == 0 )  THEN
3374                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3375                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3376                       i = surf_usm_h%i(m)
3377                       j = surf_usm_h%j(m)
3378                       k = surf_usm_h%k(m)
3379                       temp_pf(k,j,i) = t_green_h(iwl,m)
3380                    ENDDO
3381                 ELSE
3382                    l = idsidx
3383                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3384                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3385                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3386                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3387                       temp_pf(k,j,i) = t_green_v(l)%t(iwl,m)
3388                    ENDDO
3389                 ENDIF
3390              ELSE
3391                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3392                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3393                       i = surf_usm_h%i(m)
3394                       j = surf_usm_h%j(m)
3395                       k = surf_usm_h%k(m)
3396                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%t_green_av(iwl,m)
3397                    ENDDO
3398                 ELSE
3399                    l = idsidx
3400                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3401                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3402                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3403                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3404                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%t_green_av(iwl,m)
3405                    ENDDO
3406                 ENDIF
3407              ENDIF
3408             
3409              CASE ( 'usm_swc' )
3410!
3411!--           soil water content for  iwl layer of walls and land
3412              IF ( av == 0 )  THEN
3413                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3414                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3415                       i = surf_usm_h%i(m)
3416                       j = surf_usm_h%j(m)
3417                       k = surf_usm_h%k(m)
3418                       temp_pf(k,j,i) = swc_h(iwl,m)
3419                    ENDDO
3420                 ELSE
3421                    l = idsidx
3422                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3423                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3424                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3425                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3426                       temp_pf(k,j,i) = swc_v(l)%t(iwl,m)
3427                    ENDDO
3428                 ENDIF
3429              ELSE
3430                 IF ( idsint == iup_u )  THEN
3431                    DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3432                       i = surf_usm_h%i(m)
3433                       j = surf_usm_h%j(m)
3434                       k = surf_usm_h%k(m)
3435                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_h%swc_av(iwl,m)
3436                    ENDDO
3437                 ELSE
3438                    l = idsidx
3439                    DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3440                       i = surf_usm_v(l)%i(m)
3441                       j = surf_usm_v(l)%j(m)
3442                       k = surf_usm_v(l)%k(m)
3443                       temp_pf(k,j,i) = surf_usm_v(l)%swc_av(iwl,m)
3444                    ENDDO
3445                 ENDIF
3446              ENDIF
3447
3448             
3449          CASE DEFAULT
3450              found = .FALSE.
3451              RETURN
3452        END SELECT
3453
3454!
3455!--     Rearrange dimensions for NetCDF output
3456!--     FIXME: this may generate FPE overflow upon conversion from DP to SP
3457        DO  j = nys, nyn
3458            DO  i = nxl, nxr
3459                DO  k = nzb_do, nzt_do
3460                    local_pf(i,j,k) = temp_pf(k,j,i)
3461                ENDDO
3462            ENDDO
3463        ENDDO
3464       
3465    END SUBROUTINE usm_data_output_3d
3466   
3467
3468!------------------------------------------------------------------------------!
3469!
3470! Description:
3471! ------------
3472!> Soubroutine defines appropriate grid for netcdf variables.
3473!> It is called out from subroutine netcdf.
3474!------------------------------------------------------------------------------!
3475    SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid( variable, found, grid_x, grid_y, grid_z )
3476   
3477        IMPLICIT NONE
3478
3479        CHARACTER (len=*), INTENT(IN)  ::  variable    !<
3480        LOGICAL, INTENT(OUT)           ::  found       !<
3481        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_x      !<
3482        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_y      !<
3483        CHARACTER (len=*), INTENT(OUT) ::  grid_z      !<
3484
3485        CHARACTER (len=varnamelength)  :: var
3486
3487        var = TRIM(variable)
3488        IF ( var(1:9) == 'usm_wshf_'  .OR.  var(1:9) == 'usm_wghf_'  .OR.                   &
3489             var(1:16) == 'usm_wghf_window_'  .OR. var(1:15) == 'usm_wghf_green_' .OR.      &
3490             var(1:10) == 'usm_iwghf_'  .OR. var(1:17) == 'usm_iwghf_window_' .OR.          &
3491             var(1:9) == 'usm_qsws_'  .OR.  var(1:13) == 'usm_qsws_veg_'  .OR.              &
3492             var(1:13) == 'usm_qsws_liq_' .OR.                                              &
3493             var(1:15) == 'usm_t_surf_wall'  .OR.  var(1:10) == 'usm_t_wall'  .OR.          &
3494             var(1:17) == 'usm_t_surf_window'  .OR.  var(1:12) == 'usm_t_window'  .OR.      &
3495             var(1:16) == 'usm_t_surf_green'  .OR. var(1:11) == 'usm_t_green' .OR.          &
3496             var(1:15) == 'usm_theta_10cm' .OR.                                             &
3497             var(1:9) == 'usm_surfz'  .OR.  var(1:11) == 'usm_surfcat'  .OR.                &
3498             var(1:16) == 'usm_surfwintrans'  .OR. var(1:7) == 'usm_swc' ) THEN
3499
3500            found = .TRUE.
3501            grid_x = 'x'
3502            grid_y = 'y'
3503            grid_z = 'zu'
3504        ELSE
3505            found  = .FALSE.
3506            grid_x = 'none'
3507            grid_y = 'none'
3508            grid_z = 'none'
3509        ENDIF
3510
3511    END SUBROUTINE usm_define_netcdf_grid
3512   
3513
3514!------------------------------------------------------------------------------!
3515! Description:
3516! ------------
3517!> Initialization of the wall surface model
3518!------------------------------------------------------------------------------!
3519    SUBROUTINE usm_init_material_model
3520
3521        IMPLICIT NONE
3522
3523        INTEGER(iwp) ::  k, l, m            !< running indices
3524       
3525        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init_material_model', 'start' )
3526
3527!
3528!--     Calculate wall grid spacings.
3529!--     Temperature is defined at the center of the wall layers,
3530!--     whereas gradients/fluxes are defined at the edges (_stag)     
3531!--     apply for all particular surface grids. First for horizontal surfaces
3532        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3533
3534           surf_usm_h%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)
3535           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3536               surf_usm_h%dz_wall(k,m) = surf_usm_h%zw(k,m) -                  &
3537                                         surf_usm_h%zw(k-1,m)
3538           ENDDO
3539           surf_usm_h%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)
3540           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3541               surf_usm_h%dz_window(k,m) = surf_usm_h%zw_window(k,m) -         &
3542                                         surf_usm_h%zw_window(k-1,m)
3543           ENDDO
3544           
3545           surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3546
3547           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3548               surf_usm_h%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                          &
3549                           surf_usm_h%dz_wall(k+1,m) + surf_usm_h%dz_wall(k,m) )
3550           ENDDO
3551           surf_usm_h%dz_wall_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_wall(nzt_wall,m)
3552           
3553           surf_usm_h%dz_window(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3554
3555           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3556               surf_usm_h%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                        &
3557                           surf_usm_h%dz_window(k+1,m) + surf_usm_h%dz_window(k,m) )
3558           ENDDO
3559           surf_usm_h%dz_window_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_window(nzt_wall,m)
3560
3561           IF (surf_usm_h%green_type_roof(m) == 2.0_wp ) THEN
3562!
3563!-- extensive green roof
3564!-- set ratio of substrate layer thickness, soil-type and LAI
3565              soil_type = 3
3566              surf_usm_h%lai(m) = 2.0_wp
3567             
3568              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)   = 0.05_wp
3569              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m) = 0.10_wp
3570              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m) = 0.15_wp
3571              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m) = 0.20_wp
3572           ELSE
3573!
3574!-- intensiv green roof
3575!-- set ratio of substrate layer thickness, soil-type and LAI
3576              soil_type = 6
3577              surf_usm_h%lai(m) = 4.0_wp
3578             
3579              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)   = 0.05_wp
3580              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m) = 0.10_wp
3581              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m) = 0.40_wp
3582              surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m) = 0.80_wp
3583           ENDIF
3584           
3585           surf_usm_h%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)
3586           DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3587               surf_usm_h%dz_green(k,m) = surf_usm_h%zw_green(k,m) -           &
3588                                         surf_usm_h%zw_green(k-1,m)
3589           ENDDO
3590           surf_usm_h%dz_green(nzt_wall+1,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3591
3592           DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3593               surf_usm_h%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                         &
3594                           surf_usm_h%dz_green(k+1,m) + surf_usm_h%dz_green(k,m) )
3595           ENDDO
3596           surf_usm_h%dz_green_stag(nzt_wall,m) = surf_usm_h%dz_green(nzt_wall,m)
3597           
3598          IF ( alpha_vangenuchten == 9999999.9_wp )  THEN
3599             alpha_vangenuchten = soil_pars(0,soil_type)
3600          ENDIF
3601
3602          IF ( l_vangenuchten == 9999999.9_wp )  THEN
3603             l_vangenuchten = soil_pars(1,soil_type)
3604          ENDIF
3605
3606          IF ( n_vangenuchten == 9999999.9_wp )  THEN
3607             n_vangenuchten = soil_pars(2,soil_type)           
3608          ENDIF
3609
3610          IF ( hydraulic_conductivity == 9999999.9_wp )  THEN
3611             hydraulic_conductivity = soil_pars(3,soil_type)           
3612          ENDIF
3613
3614          IF ( saturation_moisture == 9999999.9_wp )  THEN
3615             saturation_moisture = m_soil_pars(0,soil_type)           
3616          ENDIF
3617
3618          IF ( field_capacity == 9999999.9_wp )  THEN
3619             field_capacity = m_soil_pars(1,soil_type)           
3620          ENDIF
3621
3622          IF ( wilting_point == 9999999.9_wp )  THEN
3623             wilting_point = m_soil_pars(2,soil_type)           
3624          ENDIF
3625
3626          IF ( residual_moisture == 9999999.9_wp )  THEN
3627             residual_moisture = m_soil_pars(3,soil_type)       
3628          ENDIF
3629         
3630          DO k = nzb_wall, nzt_wall+1
3631             swc_h(k,m) = field_capacity
3632             rootfr_h(k,m) = 0.5_wp
3633             surf_usm_h%alpha_vg_green(m)      = alpha_vangenuchten
3634             surf_usm_h%l_vg_green(m)          = l_vangenuchten
3635             surf_usm_h%n_vg_green(m)          = n_vangenuchten
3636             surf_usm_h%gamma_w_green_sat(k,m) = hydraulic_conductivity
3637             swc_sat_h(k,m)                    = saturation_moisture
3638             fc_h(k,m)                         = field_capacity
3639             wilt_h(k,m)                       = wilting_point
3640             swc_res_h(k,m)                    = residual_moisture
3641          ENDDO
3642
3643        ENDDO
3644
3645        surf_usm_h%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall
3646        surf_usm_h%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_wall_stag
3647        surf_usm_h%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window
3648        surf_usm_h%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_window_stag
3649        surf_usm_h%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green
3650        surf_usm_h%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_h%dz_green_stag
3651!       
3652!--     For vertical surfaces
3653        DO  l = 0, 3
3654           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3655              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)
3656              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3657                  surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) = surf_usm_v(l)%zw(k,m) -         &
3658                                               surf_usm_v(l)%zw(k-1,m)
3659              ENDDO
3660              surf_usm_v(l)%dz_window(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)
3661              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3662                  surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_window(k,m) - &
3663                                               surf_usm_v(l)%zw_window(k-1,m)
3664              ENDDO
3665              surf_usm_v(l)%dz_green(nzb_wall,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)
3666              DO k = nzb_wall+1, nzt_wall
3667                  surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) = surf_usm_v(l)%zw_green(k,m) - &
3668                                               surf_usm_v(l)%zw_green(k-1,m)
3669              ENDDO
3670           
3671              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall+1,m) =                            &
3672                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3673
3674              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3675                  surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3676                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k+1,m) + &
3677                                                surf_usm_v(l)%dz_wall(k,m) )
3678              ENDDO
3679              surf_usm_v(l)%dz_wall_stag(nzt_wall,m) =                         &
3680                                              surf_usm_v(l)%dz_wall(nzt_wall,m)
3681              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall+1,m) =                          &
3682                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3683
3684              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3685                  surf_usm_v(l)%dz_window_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3686                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k+1,m) + &
3687                                                surf_usm_v(l)%dz_window(k,m) )
3688              ENDDO
3689              surf_usm_v(l)%dz_window_stag(nzt_wall,m) =                         &
3690                                              surf_usm_v(l)%dz_window(nzt_wall,m)
3691              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall+1,m) =                             &
3692                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3693
3694              DO k = nzb_wall, nzt_wall-1
3695                  surf_usm_v(l)%dz_green_stag(k,m) = 0.5 * (                    &
3696                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k+1,m) + &
3697                                                surf_usm_v(l)%dz_green(k,m) )
3698              ENDDO
3699              surf_usm_v(l)%dz_green_stag(nzt_wall,m) =                         &
3700                                              surf_usm_v(l)%dz_green(nzt_wall,m)
3701           ENDDO
3702           surf_usm_v(l)%ddz_wall        = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall
3703           surf_usm_v(l)%ddz_wall_stag   = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_wall_stag
3704           surf_usm_v(l)%ddz_window      = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window
3705           surf_usm_v(l)%ddz_window_stag = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_window_stag
3706           surf_usm_v(l)%ddz_green       = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green
3707           surf_usm_v(l)%ddz_green_stag  = 1.0_wp / surf_usm_v(l)%dz_green_stag
3708        ENDDO     
3709
3710       
3711        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init_material_model', 'end' )
3712
3713    END SUBROUTINE usm_init_material_model
3714
3715 
3716!------------------------------------------------------------------------------!
3717! Description:
3718! ------------
3719!> Initialization of the urban surface model
3720!------------------------------------------------------------------------------!
3721    SUBROUTINE usm_init
3722
3723        USE arrays_3d,                                                         &
3724            ONLY:  zw
3725
3726        USE netcdf_data_input_mod,                                             &
3727            ONLY:  building_pars_f, building_type_f, terrain_height_f
3728   
3729        IMPLICIT NONE
3730
3731        INTEGER(iwp) ::  i                   !< loop index x-dirction
3732        INTEGER(iwp) ::  ind_alb_green       !< index in input list for green albedo
3733        INTEGER(iwp) ::  ind_alb_wall        !< index in input list for wall albedo
3734        INTEGER(iwp) ::  ind_alb_win         !< index in input list for window albedo
3735        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_wall       !< index in input list for wall emissivity
3736        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_green      !< index in input list for green emissivity
3737        INTEGER(iwp) ::  ind_emis_win        !< index in input list for window emissivity
3738        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_w    !< index in input list for green fraction on wall
3739        INTEGER(iwp) ::  ind_green_frac_r    !< index in input list for green fraction on roof
3740        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1             !< index in input list for heat capacity at first wall layer
3741        INTEGER(iwp) ::  ind_hc1_win         !< index in input list for heat capacity at first window layer
3742        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2             !< index in input list for heat capacity at second wall layer
3743        INTEGER(iwp) ::  ind_hc2_win         !< index in input list for heat capacity at second window layer
3744        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3             !< index in input list for heat capacity at third wall layer
3745        INTEGER(iwp) ::  ind_hc3_win         !< index in input list for heat capacity at third window layer
3746        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_r           !< index in input list for LAI on roof
3747        INTEGER(iwp) ::  ind_lai_w           !< index in input list for LAI on wall
3748        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1             !< index in input list for thermal conductivity at first wall layer
3749        INTEGER(iwp) ::  ind_tc1_win         !< index in input list for thermal conductivity at first window layer
3750        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2             !< index in input list for thermal conductivity at second wall layer
3751        INTEGER(iwp) ::  ind_tc2_win         !< index in input list for thermal conductivity at second window layer
3752        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3             !< index in input list for thermal conductivity at third wall layer
3753        INTEGER(iwp) ::  ind_tc3_win         !< index in input list for thermal conductivity at third window layer
3754        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1         !< index in input list for thickness of first wall layer
3755        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_1_win     !< index in input list for thickness of first window layer
3756        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2         !< index in input list for thickness of second wall layer
3757        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_2_win     !< index in input list for thickness of second window layer
3758        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3         !< index in input list for thickness of third wall layer
3759        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_3_win     !< index in input list for thickness of third window layer
3760        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4         !< index in input list for thickness of fourth wall layer
3761        INTEGER(iwp) ::  ind_thick_4_win     !< index in input list for thickness of fourth window layer
3762        INTEGER(iwp) ::  ind_trans           !< index in input list for window transmissivity
3763        INTEGER(iwp) ::  ind_wall_frac       !< index in input list for wall fraction
3764        INTEGER(iwp) ::  ind_win_frac        !< index in input list for window fraction
3765        INTEGER(iwp) ::  ind_z0              !< index in input list for z0
3766        INTEGER(iwp) ::  ind_z0qh            !< index in input list for z0h / z0q
3767        INTEGER(iwp) ::  j                   !< loop index y-dirction
3768        INTEGER(iwp) ::  k                   !< loop index z-dirction
3769        INTEGER(iwp) ::  l                   !< loop index surface orientation
3770        INTEGER(iwp) ::  m                   !< loop index surface element
3771        INTEGER(iwp) ::  st                  !< dummy 
3772
3773        REAL(wp)     ::  c, tin, twin
3774        REAL(wp)     ::  ground_floor_level_l         !< local height of ground floor level
3775        REAL(wp)     ::  z_agl                        !< height above ground
3776
3777        IF ( debug_output )  CALL debug_message( 'usm_init', 'start' )
3778
3779        CALL cpu_log( log_point_s(78), 'usm_init', 'start' )
3780!
3781!--     Initialize building-surface properties
3782        CALL usm_define_pars
3783!
3784!--     surface forcing have to be disabled for LSF
3785!--     in case of enabled urban surface module
3786        IF ( large_scale_forcing )  THEN
3787            lsf_surf = .FALSE.
3788        ENDIF
3789!
3790!--     Flag surface elements belonging to the ground floor level. Therefore,
3791!--     use terrain height array from file, if available. This flag is later used
3792!--     to control initialization of surface attributes.
3793!--     Todo: for the moment disable initialization of building roofs with
3794!--     ground-floor-level properties.
3795        surf_usm_h%ground_level = .FALSE. 
3796
3797        DO  l = 0, 3
3798           surf_usm_v(l)%ground_level = .FALSE.
3799           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3800              i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
3801              j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
3802              k = surf_usm_v(l)%k(m)
3803!
3804!--           Determine local ground level. Level 1 - default value,
3805!--           level 2 - initialization according to building type,
3806!--           level 3 - initialization from value read from file.
3807              ground_floor_level_l = ground_floor_level
3808             
3809              IF ( building_type_f%from_file )  THEN
3810                  ground_floor_level_l =                                       &
3811                              building_pars(ind_gflh,building_type_f%var(j,i))
3812              ENDIF
3813             
3814              IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
3815                 IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i) /=                 &
3816                      building_pars_f%fill )                                   &
3817                    ground_floor_level_l = building_pars_f%pars_xy(ind_gflh,j,i)
3818              ENDIF
3819!
3820!--           Determine height of surface element above ground level. Please
3821!--           note, height of surface element is determined with respect to
3822!--           its height above ground of the reference grid point in atmosphere,
3823!--           Therefore, substract the offset values when assessing the terrain
3824!--           height.
3825              IF ( terrain_height_f%from_file )  THEN
3826                 z_agl = zw(k) - terrain_height_f%var(j-surf_usm_v(l)%joff,    &
3827                                                      i-surf_usm_v(l)%ioff)
3828              ELSE
3829                 z_agl = zw(k)
3830              ENDIF
3831!
3832!--           Set flag for ground level
3833              IF ( z_agl <= ground_floor_level_l )                             &
3834                 surf_usm_v(l)%ground_level(m) = .TRUE.
3835
3836           ENDDO
3837        ENDDO
3838!
3839!--     Initialization of resistances.
3840        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3841           surf_usm_h%r_a(m)        = 50.0_wp
3842           surf_usm_h%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3843           surf_usm_h%r_a_window(m) = 50.0_wp
3844        ENDDO
3845        DO  l = 0, 3
3846           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3847              surf_usm_v(l)%r_a(m)        = 50.0_wp
3848              surf_usm_v(l)%r_a_green(m)  = 50.0_wp
3849              surf_usm_v(l)%r_a_window(m) = 50.0_wp
3850           ENDDO
3851        ENDDO
3852       
3853!
3854!--    Map values onto horizontal elemements
3855       DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3856             surf_usm_h%r_canopy_min(m)     = 200.0_wp !< min_canopy_resistance
3857             surf_usm_h%g_d(m)              = 0.0_wp   !< canopy_resistance_coefficient
3858       ENDDO
3859!
3860!--    Map values onto vertical elements, even though this does not make
3861!--    much sense.
3862       DO  l = 0, 3
3863          DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3864                surf_usm_v(l)%r_canopy_min(m)     = 200.0_wp !< min_canopy_resistance
3865                surf_usm_v(l)%g_d(m)              = 0.0_wp   !< canopy_resistance_coefficient
3866          ENDDO
3867       ENDDO
3868
3869!
3870!--     Initialize urban-type surface attribute. According to initialization in
3871!--     land-surface model, follow a 3-level approach.
3872!--     Level 1 - initialization via default attributes
3873        DO  m = 1, surf_usm_h%ns
3874!
3875!--        Now, all horizontal surfaces are roof surfaces (?)
3876           surf_usm_h%isroof_surf(m)   = .TRUE.
3877           surf_usm_h%surface_types(m) = roof_category         !< default category for root surface
3878!
3879!--        In order to distinguish between ground floor level and
3880!--        above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3881
3882           ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3883                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3884           ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3885                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3886           ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
3887                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3888           ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
3889                                     surf_usm_h%ground_level(m) )
3890!
3891!--        Store building type and its name on each surface element
3892           surf_usm_h%building_type(m)      = building_type
3893           surf_usm_h%building_type_name(m) = building_type_name(building_type)
3894!
3895!--        Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
3896           surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac_r,building_type)   
3897           surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,building_type) 
3898           surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac_r,building_type) 
3899           surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_lai_r,building_type) 
3900
3901           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_wall_r,building_type) 
3902           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_wall_r,building_type)
3903           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_wall_r,building_type)
3904           surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_wall_r,building_type)   
3905           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_wall_r,building_type) 
3906           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_wall_r,building_type) 
3907           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_wall_r,building_type)
3908           surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_wall_r,building_type)   
3909           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1_wall_r,building_type) 
3910           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1_wall_r,building_type)
3911           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc2_wall_r,building_type)
3912           surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc3_wall_r,building_type)   
3913           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1_wall_r,building_type) 
3914           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1_wall_r,building_type)
3915           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc2_wall_r,building_type)
3916           surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc3_wall_r,building_type)
3917           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_win_r,building_type) 
3918           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_win_r,building_type)
3919           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_win_r,building_type)
3920           surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_win_r,building_type)   
3921           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_win_r,building_type) 
3922           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_win_r,building_type) 
3923           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_win_r,building_type)
3924           surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_win_r,building_type)   
3925
3926           surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_summer,building_type)   
3927           surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_winter,building_type)   
3928!
3929!--        emissivity of wall-, green- and window fraction
3930           surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall_r,building_type)
3931           surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green_r,building_type)
3932           surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win_r,building_type)
3933
3934           surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans_r,building_type)
3935
3936           surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
3937           surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3938           surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
3939!
3940!--        albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
3941           surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall_r,building_type)  )
3942           surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green_r,building_type) )
3943           surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win_r,building_type)   )
3944
3945           surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_wall_r,building_type)
3946           surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_wall_r,building_type)
3947           surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_wall_r,building_type)
3948           surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_wall_r,building_type)
3949           
3950           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_wall_r,building_type)
3951           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_wall_r,building_type)
3952           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_wall_r,building_type)
3953           surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_wall_r,building_type)
3954           
3955           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_win_r,building_type)
3956           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_win_r,building_type)
3957           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_win_r,building_type)
3958           surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_win_r,building_type)
3959
3960           surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(ind_c_surface,building_type) 
3961           surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(ind_lambda_surf,building_type) 
3962           surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(ind_c_surface_green,building_type) 
3963           surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(ind_lambda_surf_green,building_type) 
3964           surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(ind_c_surface_win,building_type) 
3965           surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(ind_lambda_surf_win,building_type) 
3966           
3967           surf_usm_h%green_type_roof(m)     = building_pars(ind_green_type_roof,building_type)
3968
3969        ENDDO
3970
3971        DO  l = 0, 3
3972           DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
3973
3974              surf_usm_v(l)%surface_types(m) = wall_category         !< default category for root surface
3975!
3976!--           In order to distinguish between ground floor level and
3977!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
3978              ind_alb_green    = MERGE( ind_alb_green_gfl,    ind_alb_green_agfl,    &
3979                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3980              ind_alb_wall     = MERGE( ind_alb_wall_gfl,     ind_alb_wall_agfl,     &
3981                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3982              ind_alb_win      = MERGE( ind_alb_win_gfl,      ind_alb_win_agfl,      &
3983                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3984              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
3985                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3986              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
3987                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3988              ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
3989                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3990              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
3991                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3992              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
3993                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3994              ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
3995                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3996              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
3997                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
3998              ind_hc1_win      = MERGE( ind_hc1_win_gfl,      ind_hc1_win_agfl,      &
3999                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4000              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4001                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4002              ind_hc2_win      = MERGE( ind_hc2_win_gfl,      ind_hc2_win_agfl,      &
4003                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4004              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4005                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4006              ind_hc3_win      = MERGE( ind_hc3_win_gfl,      ind_hc3_win_agfl,      &
4007                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4008              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4009                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4010              ind_tc1_win      = MERGE( ind_tc1_win_gfl,      ind_tc1_win_agfl,      &
4011                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4012              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4013                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4014              ind_tc2_win      = MERGE( ind_tc2_win_gfl,      ind_tc2_win_agfl,      &
4015                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4016              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4017                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4018              ind_tc3_win      = MERGE( ind_tc3_win_gfl,      ind_tc3_win_agfl,      &
4019                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4020              ind_thick_1      = MERGE( ind_thick_1_gfl,      ind_thick_1_agfl,      &
4021                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4022              ind_thick_1_win  = MERGE( ind_thick_1_win_gfl,  ind_thick_1_win_agfl,  &
4023                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4024              ind_thick_2      = MERGE( ind_thick_2_gfl,      ind_thick_2_agfl,      &
4025                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4026              ind_thick_2_win  = MERGE( ind_thick_2_win_gfl,  ind_thick_2_win_agfl,  &
4027                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4028              ind_thick_3      = MERGE( ind_thick_3_gfl,      ind_thick_3_agfl,      &
4029                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4030              ind_thick_3_win  = MERGE( ind_thick_3_win_gfl,  ind_thick_3_win_agfl,  &
4031                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4032              ind_thick_4      = MERGE( ind_thick_4_gfl,      ind_thick_4_agfl,      &
4033                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4034              ind_thick_4_win  = MERGE( ind_thick_4_win_gfl,  ind_thick_4_win_agfl,  &
4035                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4036              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4037                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4038              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4039                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4040              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4041                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4042              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4043                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4044              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4045                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4046              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4047                                        surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4048!
4049!--           Store building type and its name on each surface element
4050              surf_usm_v(l)%building_type(m)      = building_type
4051              surf_usm_v(l)%building_type_name(m) = building_type_name(building_type)
4052!
4053!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4054              surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)   = building_pars(ind_wall_frac,building_type)   
4055              surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m)  = building_pars(ind_green_frac_w,building_type) 
4056              surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)    = building_pars(ind_win_frac,building_type) 
4057              surf_usm_v(l)%lai(m)                 = building_pars(ind_lai_w,building_type) 
4058
4059              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,building_type) 
4060              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,building_type)
4061              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,building_type)
4062              surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,building_type)   
4063             
4064              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1,building_type) 
4065              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1,building_type)
4066              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc2,building_type)
4067              surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc3,building_type)   
4068             
4069              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_win,building_type) 
4070              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_win,building_type)
4071              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_win,building_type)
4072              surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_win,building_type)   
4073
4074              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4075              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,building_type) 
4076              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,building_type)
4077              surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,building_type)   
4078             
4079              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1,building_type) 
4080              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1,building_type)
4081              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc2,building_type)
4082              surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc3,building_type)   
4083
4084              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_win,building_type) 
4085              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_win,building_type) 
4086              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_win,building_type)
4087              surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_win,building_type)   
4088
4089              surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_summer,building_type)   
4090              surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_winter,building_type)   
4091!
4092!--           emissivity of wall-, green- and window fraction
4093              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,building_type)
4094              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,building_type)
4095              surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,building_type)
4096
4097              surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,building_type)
4098
4099              surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,building_type)
4100              surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
4101              surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,building_type)
4102
4103              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,building_type) )
4104              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,building_type) )
4105              surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,building_type) )
4106
4107              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
4108              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
4109              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
4110              surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
4111             
4112              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,building_type)
4113              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,building_type)
4114              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,building_type)
4115              surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,building_type)
4116
4117              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_win,building_type)
4118              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_win,building_type)
4119              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_win,building_type)
4120              surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_win,building_type)
4121
4122              surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(ind_c_surface,building_type) 
4123              surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(ind_lambda_surf,building_type)
4124              surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(ind_c_surface_green,building_type) 
4125              surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(ind_lambda_surf_green,building_type)
4126              surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(ind_c_surface_win,building_type) 
4127              surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(ind_lambda_surf_win,building_type)
4128
4129           ENDDO
4130        ENDDO
4131!
4132!--     Level 2 - initialization via building type read from file
4133        IF ( building_type_f%from_file )  THEN
4134           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4135              i = surf_usm_h%i(m)
4136              j = surf_usm_h%j(m)
4137!
4138!--           For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4139              st = building_type_f%var(j,i)
4140              IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4141
4142!
4143!--              In order to distinguish between ground floor level and
4144!--              above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4145
4146                 ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4147                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4148                 ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4149                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4150                 ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4151                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4152                 ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4153                                           surf_usm_h%ground_level(m) )
4154!
4155!--              Store building type and its name on each surface element
4156                 surf_usm_h%building_type(m)      = st
4157                 surf_usm_h%building_type_name(m) = building_type_name(st)
4158!
4159!--              Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4160                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac_r,st)   
4161                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_r,st) 
4162                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac_r,st) 
4163                 surf_usm_h%lai(m)                = building_pars(ind_lai_r,st) 
4164
4165                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_wall_r,st) 
4166                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_wall_r,st)
4167                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_wall_r,st)
4168                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_wall_r,st)   
4169                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_wall_r,st) 
4170                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_wall_r,st) 
4171                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_wall_r,st)
4172                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_wall_r,st)   
4173                 
4174                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1_wall_r,st) 
4175                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1_wall_r,st)
4176                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc2_wall_r,st)
4177                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc3_wall_r,st)   
4178                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1_wall_r,st) 
4179                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1_wall_r,st)
4180                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc2_wall_r,st)
4181                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc3_wall_r,st)   
4182               
4183                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_win_r,st) 
4184                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_win_r,st)
4185                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_win_r,st)
4186                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_win_r,st)   
4187                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_win_r,st) 
4188                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_win_r,st) 
4189                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_win_r,st)
4190                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_win_r,st)   
4191
4192                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_summer,st)   
4193                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_winter,st)   
4194!
4195!--              emissivity of wall-, green- and window fraction
4196                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall_r,st)
4197                 surf_usm_h%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green_r,st)
4198                 surf_usm_h%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win_r,st)
4199
4200                 surf_usm_h%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans_r,st)
4201
4202                 surf_usm_h%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4203                 surf_usm_h%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4204                 surf_usm_h%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4205!
4206!--              albedo type for wall fraction, green fraction, window fraction
4207                 surf_usm_h%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall_r,st) )
4208                 surf_usm_h%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green_r,st) )
4209                 surf_usm_h%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win_r,st) )
4210
4211                 surf_usm_h%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_wall_r,st)
4212                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_wall_r,st)
4213                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_wall_r,st)
4214                 surf_usm_h%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_wall_r,st)
4215                 
4216                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_wall_r,st)
4217                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_wall_r,st)
4218                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_wall_r,st)
4219                 surf_usm_h%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_wall_r,st)
4220
4221                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_win_r,st)
4222                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_win_r,st)
4223                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_win_r,st)
4224                 surf_usm_h%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_win_r,st)
4225
4226                 surf_usm_h%c_surface(m)           = building_pars(ind_c_surface,st) 
4227                 surf_usm_h%lambda_surf(m)         = building_pars(ind_lambda_surf,st)
4228                 surf_usm_h%c_surface_green(m)     = building_pars(ind_c_surface_green,st) 
4229                 surf_usm_h%lambda_surf_green(m)   = building_pars(ind_lambda_surf_green,st)
4230                 surf_usm_h%c_surface_window(m)    = building_pars(ind_c_surface_win,st) 
4231                 surf_usm_h%lambda_surf_window(m)  = building_pars(ind_lambda_surf_win,st)
4232                 
4233                 surf_usm_h%green_type_roof(m)     = building_pars(ind_green_type_roof,st)
4234
4235              ENDIF
4236           ENDDO
4237
4238           DO  l = 0, 3
4239              DO  m = 1, surf_usm_v(l)%ns
4240                 i = surf_usm_v(l)%i(m) + surf_usm_v(l)%ioff
4241                 j = surf_usm_v(l)%j(m) + surf_usm_v(l)%joff
4242!
4243!--              For the moment, limit building type to 6 (to overcome errors in input file).
4244
4245                 st = building_type_f%var(j,i)
4246                 IF ( st /= building_type_f%fill )  THEN
4247
4248!
4249!--                 In order to distinguish between ground floor level and
4250!--                 above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4251                    ind_alb_green    = MERGE( ind_alb_green_gfl,    ind_alb_green_agfl,    &
4252                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4253                    ind_alb_wall     = MERGE( ind_alb_wall_gfl,     ind_alb_wall_agfl,     &
4254                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4255                    ind_alb_win      = MERGE( ind_alb_win_gfl,      ind_alb_win_agfl,      &
4256                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4257                    ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,    ind_wall_frac_agfl,    &
4258                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4259                    ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,     ind_win_frac_agfl,     &
4260                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4261                    ind_green_frac_w = MERGE( ind_green_frac_w_gfl, ind_green_frac_w_agfl, &
4262                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4263                    ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl, ind_green_frac_r_agfl, &
4264                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4265                    ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,        ind_lai_r_agfl,        &
4266                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4267                    ind_lai_w        = MERGE( ind_lai_w_gfl,        ind_lai_w_agfl,        &
4268                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4269                    ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,          ind_hc1_agfl,          &
4270                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4271                    ind_hc1_win      = MERGE( ind_hc1_win_gfl,      ind_hc1_win_agfl,      &
4272                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4273                    ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,          ind_hc2_agfl,          &
4274                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4275                    ind_hc2_win      = MERGE( ind_hc2_win_gfl,      ind_hc2_win_agfl,      &
4276                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4277                    ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,          ind_hc3_agfl,          &
4278                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4279                    ind_hc3_win      = MERGE( ind_hc3_win_gfl,      ind_hc3_win_agfl,      &
4280                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4281                    ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,          ind_tc1_agfl,          &
4282                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4283                    ind_tc1_win      = MERGE( ind_tc1_win_gfl,      ind_tc1_win_agfl,      &
4284                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4285                    ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,          ind_tc2_agfl,          &
4286                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4287                    ind_tc2_win      = MERGE( ind_tc2_win_gfl,      ind_tc2_win_agfl,      &
4288                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4289                    ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,          ind_tc3_agfl,          &
4290                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4291                    ind_tc3_win      = MERGE( ind_tc3_win_gfl,      ind_tc3_win_agfl,      &
4292                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4293                    ind_thick_1      = MERGE( ind_thick_1_gfl,      ind_thick_1_agfl,      &
4294                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4295                    ind_thick_1_win  = MERGE( ind_thick_1_win_gfl,  ind_thick_1_win_agfl,  &
4296                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4297                    ind_thick_2      = MERGE( ind_thick_2_gfl,      ind_thick_2_agfl,      &
4298                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4299                    ind_thick_2_win  = MERGE( ind_thick_2_win_gfl,  ind_thick_2_win_agfl,  &
4300                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4301                    ind_thick_3      = MERGE( ind_thick_3_gfl,      ind_thick_3_agfl,      &
4302                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4303                    ind_thick_3_win  = MERGE( ind_thick_3_win_gfl,  ind_thick_3_win_agfl,  &
4304                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4305                    ind_thick_4      = MERGE( ind_thick_4_gfl,      ind_thick_4_agfl,      &
4306                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4307                    ind_thick_4_win  = MERGE( ind_thick_4_win_gfl,  ind_thick_4_win_agfl,  &
4308                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4309                    ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,    ind_emis_wall_agfl,    &
4310                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4311                    ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,   ind_emis_green_agfl,   &
4312                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4313                    ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,     ind_emis_win_agfl,     &
4314                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4315                    ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,       ind_trans_agfl,         &
4316                                            surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4317                    ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,           ind_z0_agfl,           &
4318                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4319                    ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,         ind_z0qh_agfl,         &
4320                                              surf_usm_v(l)%ground_level(m) )
4321!
4322!--                 Store building type and its name on each surface element
4323                    surf_usm_v(l)%building_type(m)      = st
4324                    surf_usm_v(l)%building_type_name(m) = building_type_name(st)
4325!
4326!--                 Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4327                    surf_usm_v(l)%frac(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_wall_frac,st)   
4328                    surf_usm_v(l)%frac(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_green_frac_w,st) 
4329                    surf_usm_v(l)%frac(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_win_frac,st)   
4330                    surf_usm_v(l)%lai(m)                = building_pars(ind_lai_w,st) 
4331
4332                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1,st) 
4333                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1,st)
4334                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2,st)
4335                    surf_usm_v(l)%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3,st)
4336                   
4337                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall,m)   = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1,st) 
4338                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+1,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc1,st)
4339                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+2,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc2,st)
4340                    surf_usm_v(l)%rho_c_green(nzb_wall+3,m) = rho_c_soil !building_pars(ind_hc3,st)
4341                   
4342                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_hc1_win,st) 
4343                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_hc1_win,st)
4344                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_hc2_win,st)
4345                    surf_usm_v(l)%rho_c_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_hc3_win,st)
4346
4347                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1,st) 
4348                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1,st) 
4349                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2,st)
4350                    surf_usm_v(l)%lambda_h(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3,st) 
4351                   
4352                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall,m)   = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1,st) 
4353                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc1,st)
4354                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc2,st)
4355                    surf_usm_v(l)%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) = lambda_h_green_sm !building_pars(ind_tc3,st)
4356                   
4357                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall,m)   = building_pars(ind_tc1_win,st) 
4358                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) = building_pars(ind_tc1_win,st) 
4359                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) = building_pars(ind_tc2_win,st)
4360                    surf_usm_v(l)%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) = building_pars(ind_tc3_win,st) 
4361
4362                    surf_usm_v(l)%target_temp_summer(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_summer,st)   
4363                    surf_usm_v(l)%target_temp_winter(m)  = building_pars(ind_indoor_target_temp_winter,st)   
4364!
4365!--                 emissivity of wall-, green- and window fraction
4366                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_veg_wall,m)  = building_pars(ind_emis_wall,st)
4367                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_pav_green,m) = building_pars(ind_emis_green,st)
4368                    surf_usm_v(l)%emissivity(ind_wat_win,m)   = building_pars(ind_emis_win,st)
4369
4370                    surf_usm_v(l)%transmissivity(m)      = building_pars(ind_trans,st)
4371
4372                    surf_usm_v(l)%z0(m)                  = building_pars(ind_z0,st)
4373                    surf_usm_v(l)%z0h(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4374                    surf_usm_v(l)%z0q(m)                 = building_pars(ind_z0qh,st)
4375
4376                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_veg_wall,m)  = INT( building_pars(ind_alb_wall,st) )
4377                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_pav_green,m) = INT( building_pars(ind_alb_green,st) )
4378                    surf_usm_v(l)%albedo_type(ind_wat_win,m)   = INT( building_pars(ind_alb_win,st) )
4379
4380                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4381                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4382                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4383                    surf_usm_v(l)%zw(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4384                   
4385                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1,st)
4386                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2,st)
4387                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3,st)
4388                    surf_usm_v(l)%zw_green(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4,st)
4389                   
4390                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall,m)         = building_pars(ind_thick_1_win,st)
4391                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+1,m)       = building_pars(ind_thick_2_win,st)
4392                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+2,m)       = building_pars(ind_thick_3_win,st)
4393                    surf_usm_v(l)%zw_window(nzb_wall+3,m)       = building_pars(ind_thick_4_win,st)
4394
4395                    surf_usm_v(l)%c_surface(m)           = building_pars(ind_c_surface,st) 
4396                    surf_usm_v(l)%lambda_surf(m)         = building_pars(ind_lambda_surf,st) 
4397                    surf_usm_v(l)%c_surface_green(m)     = building_pars(ind_c_surface_green,st) 
4398                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_green(m)   = building_pars(ind_lambda_surf_green,st) 
4399                    surf_usm_v(l)%c_surface_window(m)    = building_pars(ind_c_surface_win,st) 
4400                    surf_usm_v(l)%lambda_surf_window(m)  = building_pars(ind_lambda_surf_win,st) 
4401
4402
4403                 ENDIF
4404              ENDDO
4405           ENDDO
4406        ENDIF
4407       
4408!
4409!--     Level 3 - initialization via building_pars read from file. Note, only
4410!--     variables that are also defined in the input-standard can be initialized
4411!--     via file. Other variables will be initialized on level 1 or 2.
4412        IF ( building_pars_f%from_file )  THEN
4413           DO  m = 1, surf_usm_h%ns
4414              i = surf_usm_h%i(m)
4415              j = surf_usm_h%j(m)
4416
4417!
4418!--           In order to distinguish between ground floor level and
4419!--           above-ground-floor level surfaces, set input indices.
4420              ind_wall_frac    = MERGE( ind_wall_frac_gfl,                     &
4421                                        ind_wall_frac_agfl,                    &
4422                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4423              ind_green_frac_r = MERGE( ind_green_frac_r_gfl,                  &
4424                                        ind_green_frac_r_agfl,                 &
4425                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4426              ind_win_frac     = MERGE( ind_win_frac_gfl,                      &
4427                                        ind_win_frac_agfl,                     &
4428                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4429              ind_lai_r        = MERGE( ind_lai_r_gfl,                         &
4430                                        ind_lai_r_agfl,                        &
4431                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4432              ind_z0           = MERGE( ind_z0_gfl,                            &
4433                                        ind_z0_agfl,                           &
4434                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4435              ind_z0qh         = MERGE( ind_z0qh_gfl,                          &
4436                                        ind_z0qh_agfl,                         &
4437                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4438              ind_hc1          = MERGE( ind_hc1_gfl,                           &
4439                                        ind_hc1_agfl,                          &
4440                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4441              ind_hc2          = MERGE( ind_hc2_gfl,                           &
4442                                        ind_hc2_agfl,                          &
4443                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4444              ind_hc3          = MERGE( ind_hc3_gfl,                           &
4445                                        ind_hc3_agfl,                          &
4446                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4447              ind_tc1          = MERGE( ind_tc1_gfl,                           &
4448                                        ind_tc1_agfl,                          &
4449                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4450              ind_tc2          = MERGE( ind_tc2_gfl,                           &
4451                                        ind_tc2_agfl,                          &
4452                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4453              ind_tc3          = MERGE( ind_tc3_gfl,                           &
4454                                        ind_tc3_agfl,                          &
4455                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4456              ind_emis_wall    = MERGE( ind_emis_wall_gfl,                     &
4457                                        ind_emis_wall_agfl,                    &
4458                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4459              ind_emis_green   = MERGE( ind_emis_green_gfl,                    &
4460                                        ind_emis_green_agfl,                   &
4461                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4462              ind_emis_win     = MERGE( ind_emis_win_gfl,                      &
4463                                        ind_emis_win_agfl,                     &
4464                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4465              ind_trans        = MERGE( ind_trans_gfl,                         &
4466                                        ind_trans_agfl,                        &
4467                                        surf_usm_h%ground_level(m) )
4468
4469!
4470!--           Initialize relatvie wall- (0), green- (1) and window (2) fractions
4471              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i) /=               &
4472                   building_pars_f%fill )                                      &
4473                 surf_usm_h%frac(ind_veg_wall,m)  =                            &
4474                                    building_pars_f%pars_xy(ind_wall_frac,j,i)   
4475                 
4476              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) /=            &         
4477                   building_pars_f%fill )                                      & 
4478                 surf_usm_h%frac(ind_pav_green,m) =                            &
4479                                    building_pars_f%pars_xy(ind_green_frac_r,j,i) 
4480                 
4481              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i) /=                &
4482                   building_pars_f%fill )                                      & 
4483                 surf_usm_h%frac(ind_wat_win,m)   =                            &
4484                                    building_pars_f%pars_xy(ind_win_frac,j,i)
4485 
4486              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i) /=                   &
4487                   building_pars_f%fill )                                      &
4488                 surf_usm_h%lai(m)  = building_pars_f%pars_xy(ind_lai_r,j,i)
4489
4490              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /=                     &
4491                   building_pars_f%fill )  THEN
4492                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall,m)   =                         &
4493                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4494                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+1,m) =                         &
4495                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4496              ENDIF
4497             
4498             
4499              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /=                     &
4500                   building_pars_f%fill )                                      &
4501                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+2,m) =                         &
4502                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4503                 
4504              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /=                     &
4505                   building_pars_f%fill )                                      &
4506                 surf_usm_h%rho_c_wall(nzb_wall+3,m) =                         &
4507                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4508                 
4509              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /=                     &
4510                   building_pars_f%fill )  THEN
4511                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall,m)   =                        &
4512                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4513                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+1,m) =                        &
4514                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4515              ENDIF
4516              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /=                     &
4517                   building_pars_f%fill )                                      &
4518                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+2,m) =                        &
4519                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4520                 
4521              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /=                     &
4522                   building_pars_f%fill )                                      &
4523                 surf_usm_h%rho_c_green(nzb_wall+3,m) =                        &
4524                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4525                 
4526              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) /=                     &
4527                   building_pars_f%fill )  THEN
4528                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall,m)   =                       &
4529                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i) 
4530                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+1,m) =                       &
4531                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc1,j,i)
4532              ENDIF
4533              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i) /=                     &
4534                   building_pars_f%fill )                                      &
4535                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+2,m) =                       &
4536                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc2,j,i)
4537                 
4538              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i) /=                     &
4539                   building_pars_f%fill )                                      &
4540                 surf_usm_h%rho_c_window(nzb_wall+3,m) =                       &
4541                                    building_pars_f%pars_xy(ind_hc3,j,i)
4542
4543              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /=                     &
4544                   building_pars_f%fill )  THEN
4545                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall,m)   =                           &
4546                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4547                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+1,m) =                           &
4548                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4549              ENDIF
4550              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /=                     & 
4551                   building_pars_f%fill )                                      &
4552                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+2,m) =                           &
4553                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4554                 
4555              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /=                     &
4556                   building_pars_f%fill )                                      & 
4557                 surf_usm_h%lambda_h(nzb_wall+3,m) =                           &
4558                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4559                 
4560              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /=                     &
4561                   building_pars_f%fill )  THEN
4562                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall,m)   =                     &
4563                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4564                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+1,m) =                     &
4565                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4566              ENDIF
4567              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /=                     & 
4568                   building_pars_f%fill )                                      &
4569                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+2,m) =                     &
4570                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4571                 
4572              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /=                     &       
4573                   building_pars_f%fill )                                      &
4574                 surf_usm_h%lambda_h_green(nzb_wall+3,m) =                     &
4575                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4576                 
4577              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i) /=                     &
4578                   building_pars_f%fill )  THEN
4579                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall,m)   =                    &
4580                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)         
4581                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+1,m) =                    &
4582                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc1,j,i)       
4583              ENDIF
4584              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i) /=                     &     
4585                   building_pars_f%fill )                                      &
4586                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+2,m) =                    &
4587                                     building_pars_f%pars_xy(ind_tc2,j,i)
4588                 
4589              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i) /=                     &   
4590                   building_pars_f%fill )                                      &
4591                 surf_usm_h%lambda_h_window(nzb_wall+3,m) =                    &
4592                                    building_pars_f%pars_xy(ind_tc3,j,i)   
4593
4594              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_indoor_target_temp_summer,j,i) /=&           
4595                   building_pars_f%fill )                                      & 
4596                 surf_usm_h%target_temp_summer(m)  =                           &
4597                      building_pars_f%pars_xy(ind_indoor_target_temp_summer,j,i)   
4598              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_indoor_target_temp_winter,j,i) /=&           
4599                   building_pars_f%fill )                                      & 
4600                 surf_usm_h%target_temp_winter(m)  =                           &
4601                      building_pars_f%pars_xy(ind_indoor_target_temp_winter,j,i)   
4602
4603              IF ( building_pars_f%pars_xy(ind_emis_wall,j,i) /=               &   
4604                   building_pars_f%fill )                                      &
4605                 surf_usm_h%emissivity(ind_veg_wall,m)  =                      &
4606                                    building_pars_f%pars_xy(ind_emis