source: palm/trunk/SOURCE/virtual_measurement_mod.f90 @ 4178

Last change on this file since 4178 was 4168, checked in by suehring, 2 years ago

Replace get_topography_top_index functions by pre-calculated arrays in order to save computational resources

  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 76.3 KB
Line 
1!> @virtual_measurement_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 2017 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: virtual_measurement_mod.f90 4168 2019-08-16 13:50:17Z suehring $
27! Replace function get_topography_top_index by topo_top_ind
28!
29! 3988 2019-05-22 11:32:37Z kanani
30! Add variables to enable steering of output interval for virtual measurements
31!
32! 3913 2019-04-17 15:12:28Z gronemeier
33! Bugfix: rotate positions of measurements before writing them into file
34!
35! 3910 2019-04-17 11:46:56Z suehring
36! Bugfix in rotation of UTM coordinates
37!
38! 3904 2019-04-16 18:22:51Z gronemeier
39! Rotate coordinates of stations by given rotation_angle
40!
41! 3876 2019-04-08 18:41:49Z knoop
42! Remove print statement
43!
44! 3854 2019-04-02 16:59:33Z suehring
45! renamed nvar to nmeas, replaced USE chem_modules by USE chem_gasphase_mod and
46! nspec by nvar
47!
48! 3766 2019-02-26 16:23:41Z raasch
49! unused variables removed
50!
51! 3718 2019-02-06 11:08:28Z suehring
52! Adjust variable name connections between UC2 and chemistry variables
53!
54! 3717 2019-02-05 17:21:16Z suehring
55! Additional check + error numbers adjusted
56!
57! 3706 2019-01-29 20:02:26Z suehring
58! unused variables removed
59!
60! 3705 2019-01-29 19:56:39Z suehring
61! - initialization revised
62! - binary data output
63! - list of allowed variables extended
64!
65! 3704 2019-01-29 19:51:41Z suehring
66! Sampling of variables
67!
68! 3494 2018-11-06 14:51:27Z suehring
69! Bugfixing
70!
71! 3473 2018-10-30 20:50:15Z suehring
72! Initial revision
73!
74! Authors:
75! --------
76! @author Matthias Suehring
77!
78! Description:
79! ------------
80!> The module acts as an interface between 'real-world' observations and
81!> model simulations. Virtual measurements will be taken in the model at the
82!> coordinates representative for the 'real-world' observation coordinates.
83!> More precisely, coordinates and measured quanties will be read from a
84!> NetCDF file which contains all required information. In the model,
85!> the same quantities (as long as all the required components are switched-on)
86!> will be sampled at the respective positions and output into an extra file,
87!> which allows for straight-forward comparison of model results with
88!> observations.
89!>
90!> @todo list_of_allowed variables needs careful checking
91!> @todo Check if sign of surface fluxes for heat, radiation, etc., follows
92!>       the (UC)2 standard
93!> @note Fluxes are not processed
94!------------------------------------------------------------------------------!
95 MODULE virtual_measurement_mod
96
97    USE arrays_3d,                                                             &
98        ONLY:  q, pt, u, v, w, zu, zw
99
100    USE basic_constants_and_equations_mod,                                     &
101        ONLY:  pi
102
103    USE chem_gasphase_mod,                                                     &
104        ONLY:  nvar
105
106    USE chem_modules,                                                          &
107        ONLY:  chem_species
108       
109    USE control_parameters,                                                    &
110        ONLY:  air_chemistry, dz, humidity, io_blocks, io_group, neutral,      &
111               message_string, time_since_reference_point, virtual_measurement
112
113    USE cpulog,                                                                &
114        ONLY:  cpu_log, log_point
115       
116    USE grid_variables,                                                        &
117        ONLY:  dx, dy
118
119    USE indices,                                                               &
120        ONLY:  nzb, nzt, nxl, nxr, nys, nyn, nx, ny, topo_top_ind, wall_flags_0
121
122    USE kinds
123   
124    USE netcdf_data_input_mod,                                                 &
125        ONLY:  init_model
126       
127    USE pegrid
128   
129    USE surface_mod,                                                           &
130        ONLY:  surf_lsm_h, surf_usm_h
131       
132    USE land_surface_model_mod,                                                &
133        ONLY:  nzb_soil, nzs, nzt_soil, zs, t_soil_h, m_soil_h
134       
135    USE radiation_model_mod
136       
137    USE urban_surface_mod,                                                     &
138        ONLY:  nzb_wall, nzt_wall, t_wall_h
139
140
141    IMPLICIT NONE
142   
143    TYPE virt_general
144       INTEGER(iwp) ::  id_vm     !< NetCDF file id for virtual measurements
145       INTEGER(iwp) ::  nvm = 0   !< number of virtual measurements
146    END TYPE virt_general
147
148    TYPE virt_mea
149   
150       CHARACTER(LEN=100)  ::  feature_type      !< type of the measurement
151       CHARACTER(LEN=100)  ::  filename_original !< name of the original file
152       CHARACTER(LEN=100)  ::  site              !< name of the measurement site
153   
154       CHARACTER(LEN=10), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  measured_vars_name !< name of the measured variables
155   
156       INTEGER(iwp) ::  ns = 0          !< number of observation coordinates on subdomain, for atmospheric measurements
157       INTEGER(iwp) ::  ns_tot = 0      !< total number of observation coordinates, for atmospheric measurements
158       INTEGER(iwp) ::  ntraj           !< number of trajectories of a measurement
159       INTEGER(iwp) ::  nmeas           !< number of measured variables (atmosphere + soil)
160       
161       INTEGER(iwp) ::  ns_soil = 0     !< number of observation coordinates on subdomain, for soil measurements
162       INTEGER(iwp) ::  ns_soil_tot = 0 !< total number of observation coordinates, for soil measurements
163       
164       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dim_t !< number observations individual for each trajectory or station that are no _FillValues
165       
166       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  i       !< grid index for measurement position in x-direction
167       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  j       !< grid index for measurement position in y-direction
168       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  k       !< grid index for measurement position in k-direction
169       
170       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  i_soil  !< grid index for measurement position in x-direction
171       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  j_soil  !< grid index for measurement position in y-direction
172       INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  k_soil  !< grid index for measurement position in k-direction
173           
174       LOGICAL ::  trajectory         = .FALSE. !< flag indicating that the observation is a mobile observation
175       LOGICAL ::  timseries          = .FALSE. !< flag indicating that the observation is a stationary point measurement
176       LOGICAL ::  timseries_profile  = .FALSE. !< flag indicating that the observation is a stationary profile measurement
177       LOGICAL ::  soil_sampling      = .FALSE. !< flag indicating that soil state variables were sampled
178       
179       REAL(wp) ::  fill_eutm          !< fill value for UTM coordinates in case of missing values
180       REAL(wp) ::  fill_nutm          !< fill value for UTM coordinates in case of missing values
181       REAL(wp) ::  fill_zag           !< fill value for heigth coordinates in case of missing values
182       REAL(wp) ::  fillout = -999.9   !< fill value for output in case a observation is taken from inside a building
183       REAL(wp) ::  origin_x_obs       !< origin of the observation in UTM coordiates in x-direction
184       REAL(wp) ::  origin_y_obs       !< origin of the observation in UTM coordiates in y-direction
185       
186       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  z_ag           !< measurement height above ground level
187       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE   ::  depth          !< measurement depth in soil
188             
189       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  measured_vars       !< measured variables
190       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  measured_vars_soil  !< measured variables
191       
192    END TYPE virt_mea
193
194    CHARACTER(LEN=5)  ::  char_eutm = "E_UTM"                      !< dimension name for UTM coordinate easting
195    CHARACTER(LEN=11) ::  char_feature = "featureType"             !< attribute name for feature type
196   
197    ! This need to generalized
198    CHARACTER(LEN=8)  ::  char_filename = "filename"               !< attribute name for filename
199    CHARACTER(LEN=11) ::  char_soil = "soil_sample"                !< attribute name for soil sampling indication
200    CHARACTER(LEN=10) ::  char_fillvalue = "_FillValue"            !< variable attribute name for _FillValue
201    CHARACTER(LEN=18) ::  char_mv = "measured_variables"           !< variable name for the array with the measured variable names
202    CHARACTER(LEN=5)  ::  char_nutm = "N_UTM"                      !< dimension name for UTM coordinate northing
203    CHARACTER(LEN=18) ::  char_numstations = "number_of_stations"  !< attribute name for number of stations
204    CHARACTER(LEN=8)  ::  char_origx = "origin_x"                  !< attribute name for station coordinate in x
205    CHARACTER(LEN=8)  ::  char_origy = "origin_y"                  !< attribute name for station coordinate in y
206    CHARACTER(LEN=4)  ::  char_site = "site"                       !< attribute name for site name
207    CHARACTER(LEN=19) ::  char_zag = "height_above_ground"         !< attribute name for height above ground variable
208    CHARACTER(LEN=10) ::  type_ts   = 'timeSeries'                 !< name of stationary point measurements
209    CHARACTER(LEN=10) ::  type_traj = 'trajectory'                 !< name of line measurements
210    CHARACTER(LEN=17) ::  type_tspr = 'timeSeriesProfile'          !< name of stationary profile measurements
211   
212    CHARACTER(LEN=6), DIMENSION(1:5) ::  soil_vars       = (/                  & !< list of soil variables
213                            't_soil',                                          &
214                            'm_soil',                                          &
215                            'lwc   ',                                          &
216                            'lwcs  ',                                          &
217                            'smp   '                       /)
218                           
219    CHARACTER(LEN=10), DIMENSION(0:1,1:8) ::  chem_vars = RESHAPE( (/          &
220                                              'mcpm1     ', 'PM1       ',      &
221                                              'mcpm2p5   ', 'PM2.5     ',      &
222                                              'mcpm25    ', 'PM25      ',      &
223                                              'mcpm10    ', 'PM10      ',      &
224                                              'mfno2     ', 'NO2       ',      &
225                                              'mfno      ', 'NO        ',      &
226                                              'tro3      ', 'O3        ',      &
227                                              'mfco      ', 'CO        '       &
228                                                                   /), (/ 2, 8 /) )
229!
230!-- MS: List requires careful revision!
231    CHARACTER(LEN=10), DIMENSION(1:54), PARAMETER ::  list_allowed_variables = & !< variables that can be sampled in PALM
232       (/ 'hfls      ',  & ! surface latent heat flux (W/m2)
233          'hfss      ',  & ! surface sensible heat flux (W/m2)
234          'hur       ',  & ! relative humidity (-)
235          'hus       ',  & ! specific humidity (g/kg)
236          'haa       ',  & ! absolute atmospheric humidity (kg/m3)
237          'mcpm1     ',  & ! mass concentration of PM1 (kg/m3)
238          'mcpm2p5   ',  & ! mass concentration of PM2.5 (kg/m3)
239          'mcpm10    ',  & ! mass concentration of PM10 (kg/m3)
240          'mcco      ',  & ! mass concentration of CO (kg/m3)
241          'mcco2     ',  & ! mass concentration of CO2 (kg/m3)
242          'mcbcda    ',  & ! mass concentration of black carbon paritcles (kg/m3)
243          'ncaa      ',  & ! number concentation of particles (1/m3)
244          'mfco      ',  & ! mole fraction of CO (mol/mol)
245          'mfco2     ',  & ! mole fraction of CO2 (mol/mol)
246          'mfch4     ',  & ! mole fraction of methane (mol/mol)
247          'mfnh3     ',  & ! mole fraction of amonia (mol/mol)
248          'mfno      ',  & ! mole fraction of nitrogen monoxide (mol/mol)
249          'mfno2     ',  & ! mole fraction of nitrogen dioxide (mol/mol)
250          'mfso2     ',  & ! mole fraction of sulfur dioxide (mol/mol)
251          'mfh20     ',  & ! mole fraction of water (mol/mol)
252          'plev      ',  & ! ? air pressure - hydrostaic + perturbation?
253          'rlds      ',  & ! surface downward longwave flux  (W/m2)
254          'rlus      ',  & ! surface upward longwave flux (W/m2)
255          'rsds      ',  & ! surface downward shortwave flux (W/m2)
256          'rsus      ',  & ! surface upward shortwave flux (W/m2)
257          'ta        ',  & ! air temperature (degree C)
258          't_va      ',  & ! virtual accoustic temperature (K)
259          'theta     ',  & ! potential temperature (K)
260          'tro3      ',  & ! mole fraction of ozone air (mol/mol)
261          'ts        ',  & ! scaling parameter of temperature (K)
262          'wspeed    ',  & ! ? wind speed - horizontal?
263          'wdir      ',  & ! wind direction
264          'us        ',  & ! friction velocity
265          'msoil     ',  & ! ? soil moisture - which depth? 
266          'tsoil     ',  & ! ? soil temperature - which depth?                                                               
267          'u         ',  & ! u-component
268          'utheta    ',  & ! total eastward kinematic heat flux
269          'ua        ',  & ! eastward wind (is there any difference to u?)
270          'v         ',  & ! v-component
271          'vtheta    ',  & ! total northward kinematic heat flux
272          'va        ',  & ! northward wind (is there any difference to v?)
273          'w         ',  & ! w-component
274          'wtheta    ',  & ! total vertical kinematic heat flux
275          'rld       ',  & ! downward longwave radiative flux (W/m2)
276          'rlu       ',  & ! upnward longwave radiative flux (W/m2)
277          'rsd       ',  & ! downward shortwave radiative flux (W/m2)
278          'rsu       ',  & ! upward shortwave radiative flux (W/m2)
279          'rsddif    ',  & ! downward shortwave diffuse radiative flux (W/m2)
280          'rnds      ',  & ! surface net downward radiative flux (W/m2)
281          't_soil    ',  &
282          'm_soil    ',  &
283          'lwc       ',  &
284          'lwcs      ',  &
285          'smp       '   &
286       /)
287                                                           
288   
289    LOGICAL ::  global_attribute = .TRUE.         !< flag indicating a global attribute
290    LOGICAL ::  init = .TRUE.                     !< flag indicating initialization of data output
291    LOGICAL ::  use_virtual_measurement = .FALSE. !< Namelist parameter
292
293    REAL(wp) ::  dt_virtual_measurement = 0.0_wp    !< namelist parameter
294    REAL(wp) ::  time_virtual_measurement = 0.0_wp  !< time since last 3d output
295    REAL(wp) ::  vm_time_start = 0.0                !< time after virtual measurements should start
296
297    TYPE( virt_general )                        ::  vmea_general !< data structure which encompass general variables
298    TYPE( virt_mea ), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  vmea !< virtual measurement data structure
299   
300    INTERFACE vm_check_parameters
301       MODULE PROCEDURE vm_check_parameters
302    END INTERFACE vm_check_parameters
303   
304    INTERFACE vm_data_output
305       MODULE PROCEDURE vm_data_output
306    END INTERFACE vm_data_output
307   
308    INTERFACE vm_init
309       MODULE PROCEDURE vm_init
310    END INTERFACE vm_init
311   
312    INTERFACE vm_last_actions
313       MODULE PROCEDURE vm_last_actions
314    END INTERFACE vm_last_actions
315   
316    INTERFACE vm_parin
317       MODULE PROCEDURE vm_parin
318    END INTERFACE vm_parin
319   
320    INTERFACE vm_sampling
321       MODULE PROCEDURE vm_sampling
322    END INTERFACE vm_sampling
323
324    SAVE
325
326    PRIVATE
327
328!
329!-- Public interfaces
330    PUBLIC  vm_check_parameters, vm_data_output, vm_init, vm_last_actions,     &
331            vm_parin, vm_sampling
332
333!
334!-- Public variables
335    PUBLIC  dt_virtual_measurement, time_virtual_measurement, vmea, vmea_general, vm_time_start
336
337 CONTAINS
338
339
340!------------------------------------------------------------------------------!
341! Description:
342! ------------
343!> Check parameters for virtual measurement module
344!------------------------------------------------------------------------------!
345 SUBROUTINE vm_check_parameters
346
347    USE control_parameters,                                                    &
348        ONLY:  message_string, virtual_measurement
349 
350    USE netcdf_data_input_mod,                                                 &
351        ONLY:  input_pids_static, input_pids_vm
352       
353    IMPLICIT NONE
354
355!
356!-- Virtual measurements require a setup file.
357    IF ( virtual_measurement  .AND.  .NOT. input_pids_vm )  THEN
358       message_string = 'If virtual measurements are taken, a setup input ' // &
359                        'file for the site locations is mandatory.'
360       CALL message( 'vm_check_parameters', 'PA0533', 1, 2, 0, 6, 0 )
361    ENDIF   
362!
363!-- In case virtual measurements are taken, a static input file is required.
364!-- This is because UTM coordinates for the PALM domain origin are required
365!-- for correct mapping of the measurements.
366!-- ToDo: Revise this later and remove this requirement.
367    IF ( virtual_measurement  .AND.  .NOT. input_pids_static )  THEN
368       message_string = 'If virtual measurements are taken, a static input ' //&
369                        'file is mandatory.'
370       CALL message( 'vm_check_parameters', 'PA0534', 1, 2, 0, 6, 0 )
371    ENDIF
372 
373 END SUBROUTINE vm_check_parameters
374 
375!------------------------------------------------------------------------------!
376! Description:
377! ------------
378!> Read namelist for the virtual measurement module
379!------------------------------------------------------------------------------!
380 SUBROUTINE vm_parin
381 
382    CHARACTER (LEN=80) ::  line   !< dummy string that contains the current line of the parameter file
383 
384    NAMELIST /virtual_measurement_parameters/  dt_virtual_measurement,                             &
385                                               use_virtual_measurement,                            &
386                                               vm_time_start
387
388    line = ' '
389
390!
391!-- Try to find stg package
392    REWIND ( 11 )
393    line = ' '
394    DO WHILE ( INDEX( line, '&virtual_measurement_parameters' ) == 0 )
395       READ ( 11, '(A)', END=20 )  line
396    ENDDO
397    BACKSPACE ( 11 )
398
399!
400!-- Read namelist
401    READ ( 11, virtual_measurement_parameters, ERR = 10, END = 20 )
402
403!
404!-- Set flag that indicates that the virtual measurement module is switched on
405    IF ( use_virtual_measurement )  virtual_measurement = .TRUE.
406   
407    GOTO 20
408
409 10 BACKSPACE( 11 )
410    READ( 11 , '(A)') line
411    CALL parin_fail_message( 'virtual_measurement_parameters', line )
412
413 20 CONTINUE
414 
415 END SUBROUTINE vm_parin
416
417
418!------------------------------------------------------------------------------!
419! Description:
420! ------------
421!> Initialize virtual measurements: read coordiante arrays and measured
422!> variables, set indicies indicating the measurement points, read further
423!> attributes, etc..
424!------------------------------------------------------------------------------!
425 SUBROUTINE vm_init
426
427    USE arrays_3d,                                                             &
428        ONLY:  zu, zw
429       
430    USE grid_variables,                                                        &
431        ONLY:  ddx, ddy, dx, dy
432       
433    USE indices,                                                               &
434        ONLY:  nxl, nxr, nyn, nys
435 
436    USE netcdf_data_input_mod,                                                 &
437        ONLY:  init_model, input_file_vm,                                      &
438               netcdf_data_input_get_dimension_length,                         &
439               netcdf_data_input_att, netcdf_data_input_var
440       
441    IMPLICIT NONE
442   
443    CHARACTER(LEN=5)    ::  dum                !< dummy string indicate station id
444    CHARACTER(LEN=10), DIMENSION(50) ::  measured_variables_file = '' !< array with all measured variables read from NetCDF
445    CHARACTER(LEN=10), DIMENSION(50) ::  measured_variables      = '' !< dummy array with all measured variables that are allowed   
446   
447    INTEGER(iwp) ::  dim_ntime !< dimension size of time coordinate
448    INTEGER(iwp) ::  i         !< grid index of virtual observation point in x-direction
449    INTEGER(iwp) ::  is        !< grid index of real observation point of the respective station in x-direction
450    INTEGER(iwp) ::  j         !< grid index of observation point in x-direction
451    INTEGER(iwp) ::  js        !< grid index of real observation point of the respective station in y-direction
452    INTEGER(iwp) ::  k         !< grid index of observation point in x-direction
453    INTEGER(iwp) ::  kl        !< lower vertical index of surrounding grid points of an observation coordinate
454    INTEGER(iwp) ::  ks        !< grid index of real observation point of the respective station in z-direction
455    INTEGER(iwp) ::  ksurf     !< topography top index
456    INTEGER(iwp) ::  ku        !< upper vertical index of surrounding grid points of an observation coordinate
457    INTEGER(iwp) ::  l         !< running index over all stations
458    INTEGER(iwp) ::  len_char  !< character length of single measured variables without Null character
459    INTEGER(iwp) ::  ll        !< running index over all measured variables in file
460    INTEGER(iwp) ::  lll       !< running index over all allowed variables
461    INTEGER(iwp) ::  n         !< running index over trajectory coordinates
462    INTEGER(iwp) ::  ns        !< counter variable for number of observation points on subdomain
463    INTEGER(iwp) ::  t         !< running index over number of trajectories
464    INTEGER(iwp) ::  m
465   
466    INTEGER(KIND=1)::  soil_dum
467   
468    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ns_all !< dummy array used to sum-up the number of observation coordinates
469   
470    INTEGER(iwp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  meas_flag !< mask array indicating measurement positions
471   
472!    LOGICAL ::  chem_include !< flag indicating that chemical species is considered in modelled mechanism
473    LOGICAL ::  on_pe        !< flag indicating that the respective measurement coordinate is on subdomain
474   
475    REAL(wp)     ::  fill_eutm !< _FillValue for coordinate array E_UTM
476    REAL(wp)     ::  fill_nutm !< _FillValue for coordinate array N_UTM
477    REAL(wp)     ::  fill_zag  !< _FillValue for height coordinate
478   
479    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  e_utm     !< easting UTM coordinate, temporary variable
480    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  n_utm     !< northing UTM coordinate, temporary variable
481    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  e_utm_tmp !< EUTM coordinate before rotation
482    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  n_utm_tmp !< NUTM coordinate before rotation
483    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  z_ag      !< height coordinate relative to origin_z, temporary variable
484!
485!-- Obtain number of sites. Also, pass the 'open' string, in order to initially
486!-- open the measurement driver.
487    CALL netcdf_data_input_att( vmea_general%nvm, char_numstations,            &
488                                vmea_general%id_vm, input_file_vm,             &
489                                global_attribute, 'open', '' )
490!
491!-- Allocate data structure which encompass all required information, such as
492!-- grid points indicies, absolute UTM coordinates, the measured quantities,
493!-- etc. .
494    ALLOCATE( vmea(1:vmea_general%nvm) )
495!
496!-- Allocate flag array. This dummy array is used to identify grid points
497!-- where virtual measurements should be taken. Please note, at least one
498!-- ghost point is required, in order to include also the surrounding
499!-- grid points of the original coordinate. 
500    ALLOCATE( meas_flag(nzb:nzt+1,nys-1:nyn+1,nxl-1:nxr+1) )
501    meas_flag = 0
502!
503!-- Loop over all sites.
504    DO  l = 1, vmea_general%nvm
505!
506!--    Determine suffix which contains the ID, ordered according to the number
507!--    of measurements.
508       IF( l < 10 )  THEN
509          WRITE( dum, '(I1)')  l
510       ELSEIF( l < 100 )  THEN
511          WRITE( dum, '(I2)')  l
512       ELSEIF( l < 1000 )  THEN
513          WRITE( dum, '(I3)')  l
514       ELSEIF( l < 10000 )  THEN
515          WRITE( dum, '(I4)')  l
516       ELSEIF( l < 100000 )  THEN
517          WRITE( dum, '(I5)')  l
518       ENDIF
519!
520!--    Read site coordinates (UTM).
521       CALL netcdf_data_input_att( vmea(l)%origin_x_obs, char_origx //         &
522                                   TRIM( dum ), vmea_general%id_vm, '',        &
523                                   global_attribute, '', '' )
524       CALL netcdf_data_input_att( vmea(l)%origin_y_obs, char_origy //         &
525                                   TRIM( dum ), vmea_general%id_vm, '',        &
526                                   global_attribute, '', '' )
527!
528!--    Read site name                 
529       CALL netcdf_data_input_att( vmea(l)%site, char_site // TRIM( dum ),     &
530                                   vmea_general%id_vm, '', global_attribute,   &
531                                   '', '' )
532!
533!--    Read type of the measurement (trajectory, profile, timeseries).
534       CALL netcdf_data_input_att( vmea(l)%feature_type, char_feature //       &
535                                   TRIM( dum ), vmea_general%id_vm, '',        &
536                                   global_attribute, '', '' )
537!
538!--    Read the name of the original file where observational data is stored.
539       CALL netcdf_data_input_att( vmea(l)%filename_original, char_filename // &
540                                   TRIM( dum ), vmea_general%id_vm, '',        &
541                                   global_attribute, '', '' )
542!
543!--    Read a flag which indicates that also soil quantities are take at the
544!--    respective site (is part of the virtual measurement driver). 
545       CALL netcdf_data_input_att( soil_dum, char_soil // TRIM( dum ),         &
546                                   vmea_general%id_vm, '', global_attribute,   &
547                                   '', '' )
548!
549!--    Set flag for soil-sampling.
550       IF ( soil_dum == 1 )  vmea(l)%soil_sampling = .TRUE.
551!
552!---   Set logicals depending on the type of the measurement
553       IF ( INDEX( vmea(l)%feature_type, type_tspr     ) /= 0 )  THEN
554          vmea(l)%timseries_profile = .TRUE.
555       ELSEIF ( INDEX( vmea(l)%feature_type, type_ts   ) /= 0 )  THEN
556          vmea(l)%timseries         = .TRUE.
557       ELSEIF ( INDEX( vmea(l)%feature_type, type_traj ) /= 0 )  THEN
558          vmea(l)%trajectory        = .TRUE.
559!
560!--   Give error message in case the type matches non of the pre-defined types.
561       ELSE
562          message_string = 'Attribue featureType = ' //                        &
563                           TRIM( vmea(l)%feature_type ) //                     &
564                           ' is not allowed.' 
565          CALL message( 'vm_init', 'PA0535', 1, 2, 0, 6, 0 )
566       ENDIF
567!
568!--    Read string with all measured variables at this site
569       measured_variables_file = ''
570       CALL netcdf_data_input_var( measured_variables_file,                    &
571                                   char_mv // TRIM( dum ), vmea_general%id_vm )
572!
573!--    Count the number of measured variables. Only count variables that match
574!--    with the allowed variables.
575!--    Please note, for some NetCDF interal reasons characters end with a NULL,
576!--    i.e. also empty characters contain a NULL. Therefore, check the strings
577!--    for a NULL to get the correct character length in order to compare
578!--    them with the list of allowed variables.
579       vmea(l)%nmeas  = 0
580       DO ll = 1, SIZE( measured_variables_file )
581          IF ( measured_variables_file(ll)(1:1) /= CHAR(0)  .AND.              &
582               measured_variables_file(ll)(1:1) /= ' ')  THEN
583!
584!--          Obtain character length of the character
585             len_char = 1
586             DO WHILE ( measured_variables_file(ll)(len_char:len_char) /= CHAR(0)&
587                 .AND.  measured_variables_file(ll)(len_char:len_char) /= ' ' )
588                len_char = len_char + 1
589             ENDDO
590             len_char = len_char - 1
591!
592!--          Now, compare the measured variable with the list of allowed
593!--          variables.
594             DO  lll= 1, SIZE( list_allowed_variables )
595                IF ( measured_variables_file(ll)(1:len_char) ==                &
596                     TRIM( list_allowed_variables(lll) ) )  THEN
597                   vmea(l)%nmeas = vmea(l)%nmeas + 1
598                   measured_variables(vmea(l)%nmeas) =                         &
599                                       measured_variables_file(ll)(1:len_char)
600                ENDIF
601             ENDDO
602          ENDIF
603       ENDDO
604       
605       
606!
607!--    Allocate array for the measured variables names for the respective site.
608       ALLOCATE( vmea(l)%measured_vars_name(1:vmea(l)%nmeas) )
609
610       DO  ll = 1, vmea(l)%nmeas
611          vmea(l)%measured_vars_name(ll) = TRIM( measured_variables(ll) )
612       ENDDO
613!
614!--    In case of chemistry, check if species is considered in the modelled
615!--    chemistry mechanism.
616!        IF ( air_chemistry )  THEN
617!           DO  ll = 1, vmea(l)%nmeas
618!              chem_include = .FALSE.
619!              DO  n = 1, nvar
620!                 IF ( TRIM( vmea(l)%measured_vars_name(ll) ) ==                 &
621!                      TRIM( chem_species(n)%name ) )  chem_include = .TRUE.
622!              ENDDO
623! !
624! !--  Revise this. It should only check for chemistry variables and not for all!
625!              IF ( .NOT. chem_include )  THEN
626!                 message_string = TRIM( vmea(l)%measured_vars_name(ll) ) //     &
627!                                  ' is not considered in the modelled '  //     &
628!                                  'chemistry mechanism'
629!                 CALL message( 'vm_init', 'PA0000', 0, 0, 0, 6, 0 )
630!              ENDIF
631!           ENDDO
632!        ENDIF
633!
634!--    Read the UTM coordinates for the actual site. Based on the coordinates,
635!--    define the grid-index space on each subdomain where virtual measurements
636!--    should be taken. Note, the entire coordinate arrays will not be stored
637!--    as this would exceed memory requirements, particularly for trajectory
638!--    measurements.
639       IF ( vmea(l)%nmeas > 0 )  THEN
640!
641!--       For stationary measurements UTM coordinates are just one value and
642!--       its dimension is "station", while for mobile measurements UTM
643!--       coordinates are arrays depending on the number of trajectories and
644!--       time, according to (UC)2 standard. First, inquire dimension length
645!--       of the UTM coordinates.
646          IF ( vmea(l)%trajectory )  THEN
647!
648!--          For non-stationary measurements read the number of trajectories
649!--          and the number of time coordinates.
650             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( vmea_general%id_vm, &
651                                                          vmea(l)%ntraj,      &
652                                                          "traj" //           &
653                                                          TRIM( dum ) )
654             CALL netcdf_data_input_get_dimension_length( vmea_general%id_vm, &
655                                                          dim_ntime,          &
656                                                          "ntime" //          &
657                                                          TRIM( dum ) )
658!
659!--       For stationary measurements the dimension for UTM and time
660!--       coordinates is 1.
661          ELSE
662             vmea(l)%ntraj  = 1
663             dim_ntime = 1
664          ENDIF
665!
666!-        Allocate array which defines individual time frame for each
667!--       trajectory or station.
668          ALLOCATE( vmea(l)%dim_t(1:vmea(l)%ntraj) )
669!
670!--       Allocate temporary arrays for UTM and height coordinates. Note,
671!--       on file UTM coordinates might be 1D or 2D variables
672          ALLOCATE( e_utm(1:vmea(l)%ntraj,1:dim_ntime) )
673          ALLOCATE( n_utm(1:vmea(l)%ntraj,1:dim_ntime) )
674          ALLOCATE( z_ag(1:vmea(l)%ntraj,1:dim_ntime)  )
675         
676          ALLOCATE( e_utm_tmp(1:vmea(l)%ntraj,1:dim_ntime) )
677          ALLOCATE( n_utm_tmp(1:vmea(l)%ntraj,1:dim_ntime) )
678!
679!--       Read _FillValue attributes of the coordinate dimensions.
680          CALL netcdf_data_input_att( fill_eutm, char_fillvalue,               &
681                                      vmea_general%id_vm, '',                  &
682                                      .NOT. global_attribute, '',              &
683                                      char_eutm // TRIM( dum ) )
684          CALL netcdf_data_input_att( fill_nutm, char_fillvalue,               &
685                                      vmea_general%id_vm, '',                  &
686                                      .NOT. global_attribute, '',              &
687                                      char_nutm // TRIM( dum ) )
688          CALL netcdf_data_input_att( fill_zag, char_fillvalue,                &
689                                      vmea_general%id_vm, '',                  &
690                                      .NOT. global_attribute, '',              &
691                                      char_zag  // TRIM( dum ) )
692!
693!--       Read UTM and height coordinates coordinates for all trajectories and
694!--       times.
695          IF ( vmea(l)%trajectory )  THEN
696             CALL netcdf_data_input_var( e_utm, char_eutm // TRIM( dum ),      &
697                                         vmea_general%id_vm,                   &
698                                         0, dim_ntime-1, 0, vmea(l)%ntraj-1 )
699             CALL netcdf_data_input_var( n_utm, char_nutm // TRIM( dum ),      &
700                                         vmea_general%id_vm,                   &
701                                         0, dim_ntime-1, 0, vmea(l)%ntraj-1 )
702             CALL netcdf_data_input_var( z_ag, char_zag // TRIM( dum ),        &
703                                         vmea_general%id_vm,                   &
704                                         0, dim_ntime-1, 0, vmea(l)%ntraj-1 )
705          ELSE
706             CALL netcdf_data_input_var( e_utm(1,:), char_eutm // TRIM( dum ), &
707                                         vmea_general%id_vm )
708             CALL netcdf_data_input_var( n_utm(1,:), char_nutm // TRIM( dum ), &
709                                         vmea_general%id_vm )
710             CALL netcdf_data_input_var( z_ag(1,:),  char_zag  // TRIM( dum ), &
711                                         vmea_general%id_vm )
712          ENDIF         
713!
714!--       Based on UTM coordinates, check if the measurement station or parts
715!--       of the trajectory is on subdomain. This case, setup grid index space
716!--       sample these quantities.
717          meas_flag = 0
718          DO  t = 1, vmea(l)%ntraj
719!             
720!--          First, compute relative x- and y-coordinates with respect to the
721!--          lower-left origin of the model domain, which is the difference
722!--          between UTM coordinates. Note, if the origin is not correct, the
723!--          virtual sites will be misplaced.
724             e_utm_tmp(t,1:dim_ntime) = e_utm(t,1:dim_ntime) - init_model%origin_x
725             n_utm_tmp(t,1:dim_ntime) = n_utm(t,1:dim_ntime) - init_model%origin_y
726             e_utm(t,1:dim_ntime) = COS( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp ) &
727                                    * e_utm_tmp(t,1:dim_ntime)                       &
728                                  - SIN( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp ) &
729                                    * n_utm_tmp(t,1:dim_ntime)
730             n_utm(t,1:dim_ntime) = SIN( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp ) &
731                                    * e_utm_tmp(t,1:dim_ntime)                       &
732                                  + COS( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp ) &
733                                    * n_utm_tmp(t,1:dim_ntime)
734!
735!--          Determine the individual time coordinate length for each station and
736!--          trajectory. This is required as several stations and trajectories
737!--          are merged into one file but they do not have the same number of
738!--          points in time, hence, missing values may occur and cannot be
739!--          processed further. This is actually a work-around for the specific
740!--          (UC)2 dataset, but it won't harm in anyway.
741             vmea(l)%dim_t(t) = 0
742             DO  n = 1, dim_ntime
743                IF ( e_utm(t,n) /= fill_eutm  .AND.                            &
744                     n_utm(t,n) /= fill_nutm  .AND.                            &
745                     z_ag(t,n)  /= fill_zag )  vmea(l)%dim_t(t) = n
746             ENDDO
747!
748!--          Compute grid indices relative to origin and check if these are
749!--          on the subdomain. Note, virtual measurements will be taken also
750!--          at grid points surrounding the station, hence, check also for
751!--          these grid points.
752             DO  n = 1, vmea(l)%dim_t(t)
753                is = INT( ( e_utm(t,n) + 0.5_wp * dx ) * ddx, KIND = iwp )
754                js = INT( ( n_utm(t,n) + 0.5_wp * dy ) * ddy, KIND = iwp )             
755!
756!--             Is the observation point on subdomain?
757                on_pe = ( is >= nxl  .AND.  is <= nxr  .AND.                   &
758                          js >= nys  .AND.  js <= nyn )
759!
760!--             Check if observation coordinate is on subdomain
761                IF ( on_pe )  THEN
762!
763!--                Determine vertical index which correspond to the observation
764!--                height.
765                   ksurf = topo_top_ind(js,is,0)
766                   ks = MINLOC( ABS( zu - zw(ksurf) - z_ag(t,n) ), DIM = 1 ) - 1
767!
768!--                Set mask array at the observation coordinates. Also, flag the
769!--                surrounding coordinate points, but first check whether the
770!--                surrounding coordinate points are on the subdomain.
771                   kl = MERGE( ks-1, ks, ks-1 >= nzb  .AND. ks-1 >= ksurf )
772                   ku = MERGE( ks+1, ks, ks+1 < nzt+1 )
773                 
774                   DO  i = is-1, is+1
775                      DO  j = js-1, js+1
776                         DO  k = kl, ku
777                            meas_flag(k,j,i) = MERGE(                          &
778                                             IBSET( meas_flag(k,j,i), 0 ),     &
779                                             0,                                &
780                                             BTEST( wall_flags_0(k,j,i), 0 )   &
781                                                    )
782                         ENDDO
783                      ENDDO
784                   ENDDO
785                ENDIF
786             ENDDO
787             
788          ENDDO
789!
790!--       Based on the flag array count the number of of sampling coordinates.
791!--       Please note, sampling coordinates in atmosphere and soil may be
792!--       different, as within the soil all levels will be measured.           
793!--       Hence, count individually. Start with atmoshere.
794          ns = 0
795          DO  i = nxl-1, nxr+1
796             DO  j = nys-1, nyn+1
797                DO  k = nzb, nzt+1
798                   ns = ns + MERGE( 1, 0, BTEST( meas_flag(k,j,i), 0 ) )
799                ENDDO
800             ENDDO
801          ENDDO
802         
803!
804!--       Store number of observation points on subdomain and allocate index
805!--       arrays as well as array containing height information.
806          vmea(l)%ns = ns
807         
808          ALLOCATE( vmea(l)%i(1:vmea(l)%ns) )
809          ALLOCATE( vmea(l)%j(1:vmea(l)%ns) )
810          ALLOCATE( vmea(l)%k(1:vmea(l)%ns) )
811          ALLOCATE( vmea(l)%z_ag(1:vmea(l)%ns) )     
812!
813!--       Based on the flag array store the grid indices which correspond to
814!--       the observation coordinates.
815          ns = 0
816          DO  i = nxl-1, nxr+1
817             DO  j = nys-1, nyn+1
818                DO  k = nzb, nzt+1
819                   IF ( BTEST( meas_flag(k,j,i), 0 ) )  THEN
820                      ns = ns + 1
821                      vmea(l)%i(ns) = i
822                      vmea(l)%j(ns) = j
823                      vmea(l)%k(ns) = k
824                      vmea(l)%z_ag(ns)  = zu(k) - zw(topo_top_ind(j,i,0))
825                   ENDIF
826                ENDDO
827             ENDDO
828          ENDDO
829!
830!--       Same for the soil. Based on the flag array, count the number of
831!--       sampling coordinates in soil. Sample at all soil levels in this case.
832          IF ( vmea(l)%soil_sampling )  THEN
833             DO  i = nxl, nxr
834                DO  j = nys, nyn
835                   IF ( ANY( BTEST( meas_flag(:,j,i), 0 ) ) )  THEN
836                      IF ( surf_lsm_h%start_index(j,i) <=                      &
837                           surf_lsm_h%end_index(j,i) )  THEN
838                         vmea(l)%ns_soil = vmea(l)%ns_soil +                   &
839                                                      nzt_soil - nzb_soil + 1 
840                      ENDIF
841                      IF ( surf_usm_h%start_index(j,i) <=                      &
842                           surf_usm_h%end_index(j,i) )  THEN
843                         vmea(l)%ns_soil = vmea(l)%ns_soil +                   &
844                                                      nzt_wall - nzb_wall + 1 
845                      ENDIF
846                   ENDIF
847                ENDDO
848             ENDDO
849          ENDIF         
850!
851!--       Allocate index arrays as well as array containing height information
852!--       for soil.
853          IF ( vmea(l)%soil_sampling )  THEN
854             ALLOCATE( vmea(l)%i_soil(1:vmea(l)%ns_soil) )
855             ALLOCATE( vmea(l)%j_soil(1:vmea(l)%ns_soil) )
856             ALLOCATE( vmea(l)%k_soil(1:vmea(l)%ns_soil) )
857             ALLOCATE( vmea(l)%depth(1:vmea(l)%ns_soil) )
858          ENDIF     
859!
860!--       For soil, store the grid indices.
861          ns = 0
862          IF ( vmea(l)%soil_sampling )  THEN
863             DO  i = nxl, nxr
864                DO  j = nys, nyn
865                   IF ( ANY( BTEST( meas_flag(:,j,i), 0 ) ) )  THEN
866                      IF ( surf_lsm_h%start_index(j,i) <=                      &
867                           surf_lsm_h%end_index(j,i) )  THEN
868                         m = surf_lsm_h%start_index(j,i)
869                         DO  k = nzb_soil, nzt_soil
870                            ns = ns + 1
871                            vmea(l)%i_soil(ns) = i
872                            vmea(l)%j_soil(ns) = j
873                            vmea(l)%k_soil(ns) = k
874                            vmea(l)%depth(ns)  = zs(k)
875                         ENDDO
876                      ENDIF
877                     
878                      IF ( surf_usm_h%start_index(j,i) <=                      &
879                           surf_usm_h%end_index(j,i) )  THEN
880                         m = surf_usm_h%start_index(j,i)
881                         DO  k = nzb_wall, nzt_wall
882                            ns = ns + 1
883                            vmea(l)%i_soil(ns) = i
884                            vmea(l)%j_soil(ns) = j
885                            vmea(l)%k_soil(ns) = k
886                            vmea(l)%depth(ns)  = surf_usm_h%zw(k,m)
887                         ENDDO
888                      ENDIF
889                   ENDIF
890                ENDDO
891             ENDDO
892          ENDIF
893!
894!--       Allocate array to save the sampled values.
895          ALLOCATE( vmea(l)%measured_vars(1:vmea(l)%ns,1:vmea(l)%nmeas) )
896         
897          IF ( vmea(l)%soil_sampling )                                         &
898             ALLOCATE( vmea(l)%measured_vars_soil(1:vmea(l)%ns_soil,           &
899                                                  1:vmea(l)%nmeas) )
900!
901!--       Initialize with _FillValues
902          vmea(l)%measured_vars(1:vmea(l)%ns,1:vmea(l)%nmeas) = vmea(l)%fillout
903          IF ( vmea(l)%soil_sampling )                                         &
904             vmea(l)%measured_vars_soil(1:vmea(l)%ns_soil,1:vmea(l)%nmeas) =   &
905                                                                vmea(l)%fillout
906!
907!--       Deallocate temporary coordinate arrays
908          IF ( ALLOCATED( e_utm )     )  DEALLOCATE( e_utm )
909          IF ( ALLOCATED( n_utm )     )  DEALLOCATE( n_utm )
910          IF ( ALLOCATED( e_utm_tmp ) )  DEALLOCATE( e_utm_tmp )
911          IF ( ALLOCATED( n_utm_tmp ) )  DEALLOCATE( n_utm_tmp )
912          IF ( ALLOCATED( n_utm )     )  DEALLOCATE( n_utm )
913          IF ( ALLOCATED( z_ag  )     )  DEALLOCATE( z_ag  )
914          IF ( ALLOCATED( z_ag  )     )  DEALLOCATE( vmea(l)%dim_t )
915       ENDIF
916    ENDDO
917!
918!-- Close input file for virtual measurements. Therefore, just call
919!-- the read attribute routine with the "close" option.
920    CALL netcdf_data_input_att( vmea_general%nvm, char_numstations,            &
921                                vmea_general%id_vm, '',                        &
922                                global_attribute, 'close', '' )
923!
924!-- Sum-up the number of observation coordiates, for atmosphere first.
925!-- This is actually only required for data output.
926    ALLOCATE( ns_all(1:vmea_general%nvm) )
927    ns_all = 0   
928#if defined( __parallel )
929    CALL MPI_ALLREDUCE( vmea(:)%ns, ns_all(:), vmea_general%nvm, MPI_INTEGER,  &
930                        MPI_SUM, comm2d, ierr )
931#else
932    ns_all(:) = vmea(:)%ns
933#endif
934    vmea(:)%ns_tot = ns_all(:)
935!
936!-- Now for soil
937    ns_all = 0   
938#if defined( __parallel )
939    CALL MPI_ALLREDUCE( vmea(:)%ns_soil, ns_all(:), vmea_general%nvm,          &
940                        MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm2d, ierr )
941#else
942    ns_all(:) = vmea(:)%ns_soil
943#endif
944    vmea(:)%ns_soil_tot = ns_all(:)
945   
946    DEALLOCATE( ns_all )
947!                               
948!-- Dellocate flag array
949    DEALLOCATE( meas_flag )
950!
951!-- Initialize binary data output of virtual measurements.
952!-- Open binary output file.
953    CALL check_open( 27 )
954!
955!-- Output header information.
956    CALL vm_data_output
957       
958  END SUBROUTINE vm_init
959 
960 
961!------------------------------------------------------------------------------!
962! Description:
963! ------------
964!> Binary data output.
965!------------------------------------------------------------------------------!
966  SUBROUTINE vm_data_output
967   
968     USE pegrid
969   
970     IMPLICIT NONE
971         
972     INTEGER(iwp) ::  i  !< running index over IO blocks   
973     INTEGER(iwp) ::  l  !< running index over all stations
974     INTEGER(iwp) ::  n  !< running index over all measured variables at a station
975!
976!--  Header output on each PE
977     IF ( init )  THEN
978
979        DO  i = 0, io_blocks-1
980           IF ( i == io_group )  THEN
981              WRITE ( 27 )  'number of measurements            '
982              WRITE ( 27 )  vmea_general%nvm
983
984              DO  l = 1, vmea_general%nvm
985                 WRITE ( 27 )  'site                              '
986                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%site
987                 WRITE ( 27 )  'file                              '
988                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%filename_original
989                 WRITE ( 27 )  'feature_type                      '
990                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%feature_type
991                 WRITE ( 27 )  'origin_x_obs                      '
992                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%origin_x_obs
993                 WRITE ( 27 )  'origin_y_obs                      '
994                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%origin_y_obs
995                 WRITE ( 27 )  'total number of observation points'                               
996                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%ns_tot
997                 WRITE ( 27 )  'number of measured variables      '
998                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%nmeas
999                 WRITE ( 27 )  'variables                         '
1000                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%measured_vars_name(:)
1001                 WRITE ( 27 )  'number of observation points      '
1002                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%ns
1003                 WRITE ( 27 )  'E_UTM                             '
1004                 WRITE ( 27 )  init_model%origin_x                             &
1005                    + REAL( vmea(l)%i(1:vmea(l)%ns) + 0.5_wp, KIND = wp ) * dx &
1006                    * COS( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp )         &
1007                    + REAL( vmea(l)%j(1:vmea(l)%ns) + 0.5_wp, KIND = wp ) * dy &
1008                    * SIN( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp )
1009                 WRITE ( 27 )  'N_UTM                             '
1010                 WRITE ( 27 )  init_model%origin_y                             &
1011                    - REAL( vmea(l)%i(1:vmea(l)%ns) + 0.5_wp, KIND = wp ) * dx &
1012                    * SIN( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp )         &
1013                    + REAL( vmea(l)%j(1:vmea(l)%ns) + 0.5_wp, KIND = wp ) * dy &
1014                    * COS( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp )
1015                 WRITE ( 27 )  'Z_AG                              '
1016                 WRITE ( 27 )  vmea(l)%z_ag(1:vmea(l)%ns)
1017                 WRITE ( 27 )  'soil sampling                     '
1018                 WRITE ( 27 )  MERGE( 'yes                               ',    &
1019                                      'no                                ',    &
1020                                      vmea(l)%soil_sampling )
1021 
1022                 IF ( vmea(l)%soil_sampling )  THEN                 
1023                    WRITE ( 27 )  'total number of soil points       '                               
1024                    WRITE ( 27 )  vmea(l)%ns_soil_tot
1025                    WRITE ( 27 )  'number of soil points             '
1026                    WRITE ( 27 )  vmea(l)%ns_soil
1027                    WRITE ( 27 )  'E_UTM soil                        '
1028                    WRITE ( 27 )  init_model%origin_x                          &
1029                       + REAL( vmea(l)%i_soil(1:vmea(l)%ns_soil) + 0.5_wp,     &
1030                               KIND = wp ) * dx                                &
1031                       * COS( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp )      &
1032                       + REAL( vmea(l)%j_soil(1:vmea(l)%ns_soil) + 0.5_wp,     &
1033                               KIND = wp ) * dy                                &
1034                       * SIN( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp )
1035                    WRITE ( 27 )  'N_UTM soil                        '
1036                    WRITE ( 27 )  init_model%origin_y                          &
1037                       - REAL( vmea(l)%i_soil(1:vmea(l)%ns_soil) + 0.5_wp,     &
1038                               KIND = wp ) * dx                                &
1039                       * SIN( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp )      &
1040                       + REAL( vmea(l)%j_soil(1:vmea(l)%ns_soil) + 0.5_wp,     &
1041                               KIND = wp ) * dy                                &
1042                       * COS( init_model%rotation_angle * pi / 180.0_wp )
1043                    WRITE ( 27 )  'DEPTH                             '
1044                    WRITE ( 27 )  vmea(l)%depth(1:vmea(l)%ns_soil)
1045                 ENDIF
1046              ENDDO
1047
1048           ENDIF
1049        ENDDO
1050       
1051#if defined( __parallel )
1052        CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1053#endif
1054!
1055!--     After header information is written, set control flag to .FALSE.
1056        init = .FALSE.
1057!
1058!--  Data output at each measurement timestep on each PE
1059     ELSE
1060        DO  i = 0, io_blocks-1
1061
1062           IF ( i == io_group )  THEN
1063              WRITE( 27 )  'output time                       '
1064              WRITE( 27 )  time_since_reference_point
1065              DO  l = 1, vmea_general%nvm
1066!
1067!--              Skip binary writing if no observation points are defined on PE
1068                 IF ( vmea(l)%ns < 1  .AND.  vmea(l)%ns_soil < 1)  CYCLE                 
1069                 DO  n = 1, vmea(l)%nmeas
1070                    WRITE( 27 )  vmea(l)%measured_vars_name(n)
1071                    IF ( vmea(l)%soil_sampling  .AND.                           &
1072                         ANY( TRIM( vmea(l)%measured_vars_name(n))  ==          &
1073                              soil_vars ) )  THEN                   
1074                       WRITE( 27 )  vmea(l)%measured_vars_soil(:,n)
1075                    ELSE
1076                       WRITE( 27 )  vmea(l)%measured_vars(:,n)
1077                    ENDIF
1078                 ENDDO
1079           
1080              ENDDO
1081           ENDIF
1082        ENDDO
1083#if defined( __parallel )
1084        CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1085#endif
1086     ENDIF
1087 
1088  END SUBROUTINE vm_data_output 
1089 
1090 
1091!------------------------------------------------------------------------------!
1092! Description:
1093! ------------
1094!> Write end-of-file statement as last action.
1095!------------------------------------------------------------------------------!
1096  SUBROUTINE vm_last_actions
1097   
1098     USE pegrid
1099   
1100     IMPLICIT NONE
1101         
1102     INTEGER(iwp) ::  i         !< running index over IO blocks   
1103 
1104     DO  i = 0, io_blocks-1
1105        IF ( i == io_group )  THEN
1106           WRITE( 27 )  'EOF                               '
1107        ENDIF
1108     ENDDO
1109#if defined( __parallel )
1110        CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1111#endif
1112!
1113!--  Close binary file
1114     CALL close_file( 27 )
1115 
1116  END SUBROUTINE vm_last_actions
1117 
1118!------------------------------------------------------------------------------!
1119! Description:
1120! ------------
1121!> Sampling of the actual quantities along the observation coordinates
1122!------------------------------------------------------------------------------!
1123  SUBROUTINE vm_sampling
1124
1125    USE arrays_3d,                                                             &
1126        ONLY:  exner, pt, q, u, v, w
1127
1128    USE radiation_model_mod,                                                   &
1129        ONLY:  radiation 
1130
1131    USE surface_mod,                                                           &
1132        ONLY:  surf_def_h, surf_lsm_h, surf_usm_h
1133   
1134     IMPLICIT NONE
1135     
1136     INTEGER(iwp) ::  i         !< grid index in x-direction
1137     INTEGER(iwp) ::  j         !< grid index in y-direction
1138     INTEGER(iwp) ::  k         !< grid index in z-direction
1139     INTEGER(iwp) ::  ind_chem  !< dummy index to identify chemistry variable and translate it from (UC)2 standard to interal naming
1140     INTEGER(iwp) ::  l         !< running index over the number of stations
1141     INTEGER(iwp) ::  m         !< running index over all virtual observation coordinates
1142     INTEGER(iwp) ::  mm        !< index of surface element which corresponds to the virtual observation coordinate
1143     INTEGER(iwp) ::  n         !< running index over all measured variables at a station
1144     INTEGER(iwp) ::  nn        !< running index over the number of chemcal species
1145     
1146     LOGICAL ::  match_lsm !< flag indicating natural-type surface
1147     LOGICAL ::  match_usm !< flag indicating urban-type surface
1148!
1149!--  Loop over all sites.
1150     DO  l = 1, vmea_general%nvm
1151!
1152!--     At the beginning, set _FillValues
1153        IF ( ALLOCATED( vmea(l)%measured_vars      ) )                         &
1154           vmea(l)%measured_vars      = vmea(l)%fillout
1155        IF ( ALLOCATED( vmea(l)%measured_vars_soil ) )                         &
1156           vmea(l)%measured_vars_soil = vmea(l)%fillout
1157!
1158!--     Loop over all variables measured at this site. 
1159        DO  n = 1, vmea(l)%nmeas
1160       
1161           SELECT CASE ( TRIM( vmea(l)%measured_vars_name(n) ) )
1162           
1163              CASE ( 'theta' )
1164                 IF ( .NOT. neutral )  THEN
1165                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1166                       k = vmea(l)%k(m)
1167                       j = vmea(l)%j(m)
1168                       i = vmea(l)%i(m)
1169                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = pt(k,j,i)
1170                    ENDDO
1171                 ENDIF
1172                 
1173              CASE ( 'ta' )
1174                 IF ( .NOT. neutral )  THEN
1175                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1176                       k = vmea(l)%k(m)
1177                       j = vmea(l)%j(m)
1178                       i = vmea(l)%i(m)
1179                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = pt(k,j,i) * exner( k )
1180                    ENDDO
1181                 ENDIF
1182             
1183              CASE ( 't_va' )
1184                 
1185              CASE ( 'hus', 'haa' )
1186                 IF ( humidity )  THEN
1187                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1188                       k = vmea(l)%k(m)
1189                       j = vmea(l)%j(m)
1190                       i = vmea(l)%i(m)
1191                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = q(k,j,i)
1192                    ENDDO
1193                 ENDIF
1194                 
1195              CASE ( 'u', 'ua' )
1196                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1197                    k = vmea(l)%k(m)
1198                    j = vmea(l)%j(m)
1199                    i = vmea(l)%i(m)
1200                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.5_wp * ( u(k,j,i) + u(k,j,i+1) )
1201                 ENDDO
1202                 
1203              CASE ( 'v', 'va' )
1204                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1205                    k = vmea(l)%k(m)
1206                    j = vmea(l)%j(m)
1207                    i = vmea(l)%i(m)
1208                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.5_wp * ( v(k,j,i) + v(k,j+1,i) )
1209                 ENDDO
1210                 
1211              CASE ( 'w' )
1212                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1213                    k = MAX ( 1, vmea(l)%k(m) ) 
1214                    j = vmea(l)%j(m)
1215                    i = vmea(l)%i(m)
1216                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.5_wp * ( w(k,j,i) + w(k-1,j,i) )
1217                 ENDDO
1218                 
1219              CASE ( 'wspeed' )
1220                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1221                    k = vmea(l)%k(m)
1222                    j = vmea(l)%j(m)
1223                    i = vmea(l)%i(m)
1224                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = SQRT(                         &
1225                                   ( 0.5_wp * ( u(k,j,i) + u(k,j,i+1) ) )**2 + &
1226                                   ( 0.5_wp * ( v(k,j,i) + v(k,j+1,i) ) )**2   &
1227                                                     )
1228                 ENDDO
1229                 
1230              CASE ( 'wdir' )
1231                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1232                    k = vmea(l)%k(m)
1233                    j = vmea(l)%j(m)
1234                    i = vmea(l)%i(m)
1235                   
1236                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = ATAN2(                        &
1237                                       - 0.5_wp * ( u(k,j,i) + u(k,j,i+1) ),   &
1238                                       - 0.5_wp * ( v(k,j,i) + v(k,j+1,i) )    &
1239                                                      ) * 180.0_wp / pi
1240                 ENDDO
1241                 
1242              CASE ( 'utheta' )
1243                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1244                    k = vmea(l)%k(m)
1245                    j = vmea(l)%j(m)
1246                    i = vmea(l)%i(m)
1247                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.5_wp *                      &
1248                                                 ( u(k,j,i) + u(k,j,i+1) ) *   &
1249                                                   pt(k,j,i)
1250                 ENDDO
1251                 
1252              CASE ( 'vtheta' )
1253                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1254                    k = vmea(l)%k(m)
1255                    j = vmea(l)%j(m)
1256                    i = vmea(l)%i(m)
1257                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.5_wp *                      &
1258                                                 ( v(k,j,i) + v(k,j+1,i) ) *   &
1259                                                   pt(k,j,i)
1260                 ENDDO
1261                 
1262              CASE ( 'wtheta' )
1263                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1264                    k = MAX ( 1, vmea(l)%k(m) )
1265                    j = vmea(l)%j(m)
1266                    i = vmea(l)%i(m)
1267                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.5_wp *                      &
1268                                                 ( w(k-1,j,i) + w(k,j,i) ) *   &
1269                                                   pt(k,j,i)
1270                 ENDDO
1271                 
1272              CASE ( 'uw' )
1273                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1274                    k = MAX ( 1, vmea(l)%k(m) )
1275                    j = vmea(l)%j(m)
1276                    i = vmea(l)%i(m)
1277                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.25_wp *                     &
1278                                                 ( w(k-1,j,i) + w(k,j,i) ) *   &
1279                                                 ( u(k,j,i)   + u(k,j,i+1) )
1280                 ENDDO
1281                 
1282              CASE ( 'vw' )
1283                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1284                    k = MAX ( 1, vmea(l)%k(m) )
1285                    j = vmea(l)%j(m)
1286                    i = vmea(l)%i(m)
1287                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.25_wp *                     &
1288                                                 ( w(k-1,j,i) + w(k,j,i) ) *   &
1289                                                 ( v(k,j,i)   + v(k,j+1,i) )
1290                 ENDDO
1291                 
1292              CASE ( 'uv' )
1293                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1294                    k = MAX ( 1, vmea(l)%k(m) )
1295                    j = vmea(l)%j(m)
1296                    i = vmea(l)%i(m)
1297                    vmea(l)%measured_vars(m,n) = 0.25_wp *                     &
1298                                                 ( u(k,j,i)   + u(k,j,i+1) ) * &
1299                                                 ( v(k,j,i)   + v(k,j+1,i) )
1300                 ENDDO
1301!
1302!--           List of variables may need extension.
1303              CASE ( 'mcpm1', 'mcpm2p5', 'mcpm10', 'mfco', 'mfno', 'mfno2',    & 
1304                     'tro3' )                     
1305                 IF ( air_chemistry )  THEN
1306!
1307!--                 First, search for the measured variable in the chem_vars
1308!--                 list, in order to get the internal name of the variable.
1309                    DO  nn = 1, UBOUND( chem_vars, 2 )
1310                       IF ( TRIM( vmea(l)%measured_vars_name(m) ) ==           &
1311                            TRIM( chem_vars(0,nn) ) )  ind_chem = nn
1312                    ENDDO
1313!
1314!--                 Run loop over all chemical species, if the measured
1315!--                 variable matches the interal name, sample the variable.
1316                    DO  nn = 1, nvar                   
1317                       IF ( TRIM( chem_vars(1,ind_chem) ) ==                   &
1318                            TRIM( chem_species(nn)%name ) )  THEN                           
1319                          DO  m = 1, vmea(l)%ns             
1320                             k = vmea(l)%k(m)
1321                             j = vmea(l)%j(m)
1322                             i = vmea(l)%i(m)                   
1323                             vmea(l)%measured_vars(m,n) =                      &
1324                                                   chem_species(nn)%conc(k,j,i)
1325                          ENDDO
1326                       ENDIF
1327                    ENDDO
1328                 ENDIF
1329                 
1330              CASE ( 'us' )
1331                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1332!
1333!--                 Surface data is only available on inner subdomains, not
1334!--                 on ghost points. Hence, limit the indices.
1335                    j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1336                    j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1337                    i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1338                    i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1339                   
1340                    DO  mm = surf_def_h(0)%start_index(j,i),                   &
1341                             surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1342                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_def_h(0)%us(mm)
1343                    ENDDO
1344                    DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                      &
1345                             surf_lsm_h%end_index(j,i)
1346                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%us(mm)
1347                    ENDDO
1348                    DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                      &
1349                             surf_usm_h%end_index(j,i)
1350                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%us(mm)
1351                    ENDDO
1352                 ENDDO
1353                 
1354              CASE ( 'ts' )
1355                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1356!
1357!--                 Surface data is only available on inner subdomains, not
1358!--                 on ghost points. Hence, limit the indices.
1359                    j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1360                    j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1361                    i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1362                    i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1363                   
1364                    DO  mm = surf_def_h(0)%start_index(j,i),                   &
1365                             surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1366                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_def_h(0)%ts(mm)
1367                    ENDDO
1368                    DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                      &
1369                             surf_lsm_h%end_index(j,i)
1370                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%ts(mm)
1371                    ENDDO
1372                    DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                      &
1373                             surf_usm_h%end_index(j,i)
1374                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%ts(mm)
1375                    ENDDO
1376                 ENDDO
1377                 
1378              CASE ( 'hfls' )
1379                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1380!
1381!--                 Surface data is only available on inner subdomains, not
1382!--                 on ghost points. Hence, limit the indices.
1383                    j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1384                    j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1385                    i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1386                    i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1387                   
1388                    DO  mm = surf_def_h(0)%start_index(j,i),                   &
1389                             surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1390                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_def_h(0)%qsws(mm)
1391                    ENDDO
1392                    DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                      &
1393                             surf_lsm_h%end_index(j,i)
1394                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%qsws(mm)
1395                    ENDDO
1396                    DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                      &
1397                             surf_usm_h%end_index(j,i)
1398                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%qsws(mm)
1399                    ENDDO
1400                 ENDDO
1401                 
1402              CASE ( 'hfss' )
1403                 DO  m = 1, vmea(l)%ns
1404!
1405!--                 Surface data is only available on inner subdomains, not
1406!--                 on ghost points. Hence, limit the indices.
1407                    j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1408                    j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1409                    i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1410                    i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1411                   
1412                    DO  mm = surf_def_h(0)%start_index(j,i),                   &
1413                             surf_def_h(0)%end_index(j,i)
1414                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_def_h(0)%shf(mm)
1415                    ENDDO
1416                    DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                      &
1417                             surf_lsm_h%end_index(j,i)
1418                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%shf(mm)
1419                    ENDDO
1420                    DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                      &
1421                             surf_usm_h%end_index(j,i)
1422                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%shf(mm)
1423                    ENDDO
1424                 ENDDO
1425                 
1426              CASE ( 'rnds' )
1427                 IF ( radiation )  THEN
1428                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1429!
1430!--                    Surface data is only available on inner subdomains, not
1431!--                    on ghost points. Hence, limit the indices.
1432                       j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1433                       j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1434                       i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1435                       i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1436                   
1437                       DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                   &
1438                                surf_lsm_h%end_index(j,i)
1439                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%rad_net(mm)
1440                       ENDDO
1441                       DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                   &
1442                                surf_usm_h%end_index(j,i)
1443                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%rad_net(mm)
1444                       ENDDO
1445                    ENDDO
1446                 ENDIF
1447                 
1448              CASE ( 'rsus' )
1449                 IF ( radiation )  THEN
1450                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1451!
1452!--                    Surface data is only available on inner subdomains, not
1453!--                    on ghost points. Hence, limit the indices.
1454                       j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1455                       j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1456                       i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1457                       i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1458                   
1459                       DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                   &
1460                                surf_lsm_h%end_index(j,i)
1461                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%rad_sw_out(mm)
1462                       ENDDO
1463                       DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                   &
1464                                surf_usm_h%end_index(j,i)
1465                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%rad_sw_out(mm)
1466                       ENDDO
1467                    ENDDO
1468                 ENDIF
1469                 
1470              CASE ( 'rsds' )
1471                 IF ( radiation )  THEN
1472                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1473!
1474!--                    Surface data is only available on inner subdomains, not
1475!--                    on ghost points. Hence, limit the indices.
1476                       j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1477                       j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1478                       i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1479                       i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1480                   
1481                       DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                   &
1482                                surf_lsm_h%end_index(j,i)
1483                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%rad_sw_in(mm)
1484                       ENDDO
1485                       DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                   &
1486                                surf_usm_h%end_index(j,i)
1487                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%rad_sw_in(mm)
1488                       ENDDO
1489                    ENDDO
1490                 ENDIF
1491                 
1492              CASE ( 'rlus' )
1493                 IF ( radiation )  THEN
1494                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1495!
1496!--                    Surface data is only available on inner subdomains, not
1497!--                    on ghost points. Hence, limit the indices.
1498                       j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1499                       j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1500                       i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1501                       i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1502                   
1503                       DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                   &
1504                                surf_lsm_h%end_index(j,i)
1505                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%rad_lw_out(mm)
1506                       ENDDO
1507                       DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                   &
1508                                surf_usm_h%end_index(j,i)
1509                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%rad_lw_out(mm)
1510                       ENDDO
1511                    ENDDO
1512                 ENDIF
1513                 
1514              CASE ( 'rlds' )
1515                 IF ( radiation )  THEN
1516                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1517!
1518!--                    Surface data is only available on inner subdomains, not
1519!--                    on ghost points. Hence, limit the indices.
1520                       j = MERGE( vmea(l)%j(m), nys, vmea(l)%j(m) < nys )
1521                       j = MERGE( j           , nyn, j            > nyn )
1522                       i = MERGE( vmea(l)%i(m), nxl, vmea(l)%i(m) < nxl )
1523                       i = MERGE( i           , nxr, i            > nxr )
1524                   
1525                       DO  mm = surf_lsm_h%start_index(j,i),                   &
1526                                surf_lsm_h%end_index(j,i)
1527                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_lsm_h%rad_lw_in(mm)
1528                       ENDDO
1529                       DO  mm = surf_usm_h%start_index(j,i),                   &
1530                                surf_usm_h%end_index(j,i)
1531                          vmea(l)%measured_vars(m,n) = surf_usm_h%rad_lw_in(mm)
1532                       ENDDO
1533                    ENDDO
1534                 ENDIF
1535                 
1536              CASE ( 'rsd' )
1537                 IF ( radiation )  THEN
1538                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1539                       k = MERGE( 0, vmea(l)%k(m), radiation_scheme /= 'rrtmg' ) 
1540                       j = vmea(l)%j(m)
1541                       i = vmea(l)%i(m)
1542                   
1543                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = rad_sw_in(k,j,i)
1544                    ENDDO
1545                 ENDIF
1546                 
1547              CASE ( 'rsu' )
1548                 IF ( radiation )  THEN
1549                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1550                       k = MERGE( 0, vmea(l)%k(m), radiation_scheme /= 'rrtmg' ) 
1551                       j = vmea(l)%j(m)
1552                       i = vmea(l)%i(m)
1553                   
1554                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = rad_sw_out(k,j,i)
1555                    ENDDO
1556                 ENDIF
1557                 
1558              CASE ( 'rlu' )
1559                 IF ( radiation )  THEN
1560                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1561                       k = MERGE( 0, vmea(l)%k(m), radiation_scheme /= 'rrtmg' ) 
1562                       j = vmea(l)%j(m)
1563                       i = vmea(l)%i(m)
1564                   
1565                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = rad_lw_out(k,j,i)
1566                    ENDDO
1567                 ENDIF
1568                 
1569              CASE ( 'rld' )
1570                 IF ( radiation )  THEN
1571                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1572                       k = MERGE( 0, vmea(l)%k(m), radiation_scheme /= 'rrtmg' ) 
1573                       j = vmea(l)%j(m)
1574                       i = vmea(l)%i(m)
1575                   
1576                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = rad_lw_in(k,j,i)
1577                    ENDDO
1578                 ENDIF
1579                 
1580              CASE ( 'rsddif' )
1581                 IF ( radiation )  THEN
1582                    DO  m = 1, vmea(l)%ns
1583                       j = vmea(l)%j(m)
1584                       i = vmea(l)%i(m)
1585                   
1586                       vmea(l)%measured_vars(m,n) = rad_sw_in_diff(j,i)
1587                    ENDDO
1588                 ENDIF
1589                 
1590              CASE ( 't_soil' )
1591                 DO  m = 1, vmea(l)%ns_soil
1592                    i = vmea(l)%i_soil(m)
1593                    j = vmea(l)%j_soil(m)
1594                    k = vmea(l)%k_soil(m)
1595                   
1596                    match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=                 &
1597                                surf_lsm_h%end_index(j,i)
1598                    match_usm = surf_usm_h%start_index(j,i) <=                 &
1599                                surf_usm_h%end_index(j,i)
1600                               
1601                    IF ( match_lsm )  THEN
1602                       mm = surf_lsm_h%start_index(j,i)
1603                       vmea(l)%measured_vars_soil(m,n) = t_soil_h%var_2d(k,mm)
1604                    ENDIF
1605                   
1606                    IF ( match_usm )  THEN
1607                       mm = surf_usm_h%start_index(j,i)
1608                       vmea(l)%measured_vars_soil(m,n) = t_wall_h(k,mm)
1609                    ENDIF
1610                 ENDDO
1611                 
1612              CASE ( 'm_soil' )
1613                 DO  m = 1, vmea(l)%ns_soil
1614                    i = vmea(l)%i_soil(m)
1615                    j = vmea(l)%j_soil(m)
1616                    k = vmea(l)%k_soil(m)
1617                   
1618                    match_lsm = surf_lsm_h%start_index(j,i) <=                 &
1619                                surf_lsm_h%end_index(j,i)
1620                               
1621                    IF ( match_lsm )  THEN
1622                       mm = surf_lsm_h%start_index(j,i)
1623                       vmea(l)%measured_vars_soil(m,n) = m_soil_h%var_2d(k,mm)
1624                    ENDIF
1625                   
1626                 ENDDO
1627!
1628!--           More will follow ...
1629
1630!
1631!--           No match found - just set a fill value
1632              CASE DEFAULT
1633                 vmea(l)%measured_vars(:,n) = vmea(l)%fillout
1634           END SELECT
1635
1636        ENDDO
1637
1638     ENDDO
1639         
1640  END SUBROUTINE vm_sampling
1641 
1642
1643 END MODULE virtual_measurement_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.