source: palm/trunk/UTIL/inifor/src/inifor_io.f90 @ 4542

Last change on this file since 4542 was 4538, checked in by eckhard, 5 years ago

inifor: Fix issue where --elevation/-z option was ignored, make it mandatory

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 59.6 KB
Line 
1!> @file src/inifor_io.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 2017-2020 Leibniz Universitaet Hannover
18! Copyright 2017-2020 Deutscher Wetterdienst Offenbach
19!------------------------------------------------------------------------------!
20!
21! Current revisions:
22! -----------------
23!
24!
25! Former revisions:
26! -----------------
27! $Id: inifor_io.f90 4538 2020-05-18 13:45:35Z raasch $
28! Make setting the vertical PALM origin mandatory
29!
30!
31! 4523 2020-05-07 15:58:16Z eckhard
32! respect integer working precision (iwp) specified in inifor_defs.f90
33!
34!
35! 4481 2020-03-31 18:55:54Z maronga
36! Pass hhl_file directly instead of entire INIFOR configuration
37!
38!
39! 3997 2019-05-23 12:35:57Z eckhard
40! Added boolean indicator for --elevation option invocation
41! Stop INIFOR if no command-line options given
42!
43!
44! 3866 2019-04-05 14:25:01Z eckhard
45! Use PALM's working precision
46! Improved coding style
47!
48!
49! 3801 2019-03-15 17:14:25Z eckhard
50! Added routine get_cosmo_grid() to read in COSMO rotated pole from COSMO domain
51! Moved get_soil_layer_thickness() here from inifor_grid
52!
53! 3785 2019-03-06 10:41:14Z eckhard
54! Temporariliy disabled height-based geostrophic wind averaging
55! Improved variable naming
56!
57!
58! 3764 2019-02-26 13:42:09Z eckhard
59! Removed dependency on radiation input files
60!
61!
62! 3716 2019-02-05 17:02:38Z eckhard
63! Removed dependency on soilmoisture input files
64!
65!
66! 3680 2019-01-18 14:54:12Z knoop
67! Moved get_input_file_list() here from grid module, added check for presence of
68!    input files
69!
70!
71! 3618 2018-12-10 13:25:22Z eckhard
72! Prefixed all INIFOR modules with inifor_
73!
74!
75! 3615 2018-12-10 07:21:03Z raasch
76! bugfix: abort replaced by inifor_abort
77!
78! 3557 2018-11-22 16:01:22Z eckhard
79! Updated documentation, removed unused subroutine write_netcdf_variable_2d()
80!
81!
82! 3537 2018-11-20 10:53:14Z eckhard
83! New routine get_netcdf_dim_vector()
84!
85!
86! 3534 2018-11-19 15:35:16Z raasch
87! bugfix: INTENT attribute changed
88!
89! 3456 2018-10-30 14:29:54Z eckhard
90! NetCDf output of internal arrays only with --debug option
91!
92!
93! 3447 2018-10-29 15:52:54Z eckhard
94! Removed INCLUDE statement for get_netcdf_variable()
95! Renamed source files for compatibilty with PALM build system
96!
97!
98! 3395 2018-10-22 17:32:49Z eckhard
99! Added command-line options for configuring the computation of geostrophic
100!     winds (--averagin-mode, --averaging-angle)
101! Added command-line option --input-prefix for setting input file prefixes all
102!     at once
103! Added --debug option for more verbose terminal output
104! Added option-specific *_is_set LOGICALs to indicate invocation from the
105!     command-line
106! Improved error messages in case of empty file-name strings
107! Improved routine naming
108!
109! 3183 2018-07-27 14:25:55Z suehring
110! Introduced new PALM grid stretching
111! Updated variable names and metadata for PIDS v1.9 compatibility
112! Improved handling of the start date string
113! Better compatibility with older Intel compilers:
114! - avoiding implicit array allocation with new get_netcdf_variable()
115!   subroutine instead of function
116! Improved command line interface:
117! - Added configuration validation
118! - New options to configure input file prefixes
119! - GNU-style short and long option names
120! - Added version and copyright output
121!
122!
123! 3182 2018-07-27 13:36:03Z suehring
124! Initial revision
125!
126!
127!
128! Authors:
129! --------
130!> @author Eckhard Kadasch (Deutscher Wetterdienst, Offenbach)
131!
132! Description:
133! ------------
134!> The io module contains the functions needed to read and write netCDF data in
135!> INIFOR.
136!------------------------------------------------------------------------------!
137#if defined ( __netcdf )
138 MODULE inifor_io
139
140    USE inifor_control
141    USE inifor_defs,                                                           &
142        ONLY:  DATE, SNAME, PATH, PI, TO_RADIANS, TO_DEGREES, VERSION,         &
143               NC_DEPTH_NAME, NC_HHL_NAME, NC_RLAT_NAME, NC_RLON_NAME,         &
144               NC_ROTATED_POLE_NAME, NC_POLE_LATITUDE_NAME,                    &
145               NC_POLE_LONGITUDE_NAME, RHO_L, iwp, wp,                         &
146               PIDS_ORIGIN_LON, PIDS_ORIGIN_LAT, PIDS_ORIGIN_Z
147    USE inifor_types
148    USE inifor_util,                                                           &
149        ONLY:  add_hours_to, reverse, str, real_to_str
150    USE netcdf
151
152    IMPLICIT NONE
153
154!------------------------------------------------------------------------------!
155! Description:
156! ------------
157!> get_netcdf_variable() reads the netCDF data and metadate for the netCDF
158!> variable 'in_var%name' from the file 'in_file'. The netCDF data array is
159!> stored in the 'buffer' array and metadata added to the respective members of
160!> the given 'in_var'.
161!------------------------------------------------------------------------------!
162    INTERFACE get_netcdf_variable
163       MODULE PROCEDURE get_netcdf_variable_int
164       MODULE PROCEDURE get_netcdf_variable_real
165    END INTERFACE get_netcdf_variable
166
167    PRIVATE ::  get_netcdf_variable_int, get_netcdf_variable_real
168
169 CONTAINS
170
171!------------------------------------------------------------------------------!
172! Description:
173! ------------
174!> get_netcdf_variable_int() implements the integer variant for the
175!> get_netcdf_variable interface.
176!------------------------------------------------------------------------------!
177 SUBROUTINE get_netcdf_variable_int(in_file, in_var, buffer)
178
179    CHARACTER(LEN=PATH), INTENT(IN)          ::  in_file
180    TYPE(nc_var), INTENT(INOUT)              ::  in_var
181    INTEGER(iwp), ALLOCATABLE, INTENT(INOUT) ::  buffer(:,:,:)
182
183    INTEGER               ::  ncid
184    INTEGER, DIMENSION(3) ::  start, count
185
186    IF ( nf90_open( TRIM(in_file), NF90_NOWRITE, ncid ) .EQ. NF90_NOERR .AND. &
187         nf90_inq_varid( ncid, in_var%name, in_var%varid ) .EQ. NF90_NOERR )  THEN
188
189       CALL get_input_dimensions(in_var, ncid)
190
191       CALL get_netcdf_start_and_count(in_var, start, count)
192       CALL log_runtime('time', 'read')
193
194       ALLOCATE( buffer( count(1), count(2), count(3) ) )
195       CALL log_runtime('time', 'alloc')
196
197       CALL check(nf90_get_var( ncid, in_var%varid, buffer,                  &
198                                start = start,                                 &
199                                count = count ))
200
201    ELSE
202
203       message = "Failed to read '" // TRIM(in_var%name) // &
204          "' from file '" // TRIM(in_file) // "'."
205       CALL inifor_abort('get_netcdf_variable', message)
206
207    ENDIF
208
209    CALL check(nf90_close(ncid))
210    CALL log_runtime('time', 'read')
211
212 END SUBROUTINE get_netcdf_variable_int
213
214
215!------------------------------------------------------------------------------!
216! Description:
217! ------------
218!> get_netcdf_variable_real() implements the real variant for the
219!> get_netcdf_variable interface.
220!------------------------------------------------------------------------------!
221 SUBROUTINE get_netcdf_variable_real(in_file, in_var, buffer)
222
223    CHARACTER(LEN=PATH), INTENT(IN)      ::  in_file
224    TYPE(nc_var), INTENT(INOUT)          ::  in_var
225    REAL(wp), ALLOCATABLE, INTENT(INOUT) ::  buffer(:,:,:)
226
227    INTEGER               ::  ncid
228    INTEGER, DIMENSION(3) ::  start, count
229
230    IF ( nf90_open( TRIM(in_file), NF90_NOWRITE, ncid ) .EQ. NF90_NOERR .AND. &
231         nf90_inq_varid( ncid, in_var%name, in_var%varid ) .EQ. NF90_NOERR )  THEN
232
233       CALL get_input_dimensions(in_var, ncid)
234
235       CALL get_netcdf_start_and_count(in_var, start, count)
236       CALL log_runtime('time', 'read')
237
238       ALLOCATE( buffer( count(1), count(2), count(3) ) )
239       CALL log_runtime('time', 'alloc')
240
241       CALL check(nf90_get_var( ncid, in_var%varid, buffer,                  &
242                                start = start,                                 &
243                                count = count ))
244
245    ELSE
246
247       message = "Failed to read '" // TRIM(in_var%name) // &
248          "' from file '" // TRIM(in_file) // "'."
249       CALL inifor_abort('get_netcdf_variable', message)
250
251    ENDIF
252
253    CALL check(nf90_close(ncid))
254    CALL log_runtime('time', 'read')
255
256 END SUBROUTINE get_netcdf_variable_real
257
258
259!------------------------------------------------------------------------------!
260! Description:
261! ------------
262!> get_netcdf_dim_vector() reads the coordinate array 'coordname' from the
263!> netCDF file 'filename'.
264!------------------------------------------------------------------------------!
265 SUBROUTINE get_netcdf_dim_vector(filename, coordname, coords)
266
267    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)         ::  filename
268    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)         ::  coordname
269    REAL(wp), ALLOCATABLE, INTENT(INOUT) ::  coords(:)
270
271    INTEGER ::  ncid, varid, dimlen
272    INTEGER ::  dimids(NF90_MAX_VAR_DIMS)
273
274    IF ( nf90_open( TRIM(filename), NF90_NOWRITE, ncid ) .EQ. NF90_NOERR .AND. &
275         nf90_inq_varid( ncid, coordname, varid ) .EQ. NF90_NOERR )  THEN
276
277       CALL check(nf90_inquire_variable( ncid, varid, dimids = dimids ))
278       CALL check(nf90_inquire_dimension( ncid, dimids(1), len = dimlen ))
279
280       ALLOCATE(coords(dimlen))
281       CALL check(nf90_get_var( ncid, varid, coords))
282
283    ELSE
284
285       message = "Failed to read '" // TRIM(coordname) // &
286          "' from file '" // TRIM(filename) // "'."
287       CALL inifor_abort('get_netcdf_dim_vector', message)
288
289    ENDIF
290
291 END SUBROUTINE get_netcdf_dim_vector
292
293
294!------------------------------------------------------------------------------!
295! Description:
296! ------------
297!> get_input_dimensions() reads dimensions metadata of the netCDF variable given
298!> by 'in_var%name' into 'in_var' data structure.
299!------------------------------------------------------------------------------!
300 SUBROUTINE get_input_dimensions(in_var, ncid)
301
302    TYPE(nc_var), INTENT(INOUT) ::  in_var
303    INTEGER, INTENT(IN)         ::  ncid
304
305    INTEGER ::  i
306
307    CALL check(nf90_get_att( ncid, in_var%varid, "long_name",             &
308                             in_var%long_name))
309
310    CALL check(nf90_get_att( ncid, in_var%varid, "units",                 &
311                             in_var%units ))
312
313    CALL check(nf90_inquire_variable( ncid, in_var%varid,                 &
314                                      ndims  = in_var%ndim,               &
315                                      dimids = in_var%dimids ))
316
317    DO  i = 1, in_var%ndim
318       CALL check(nf90_inquire_dimension( ncid, in_var%dimids(i),         &
319                                          name = in_var%dimname(i),       &
320                                          len  = in_var%dimlen(i) ))
321    ENDDO
322
323 END SUBROUTINE get_input_dimensions
324
325
326!------------------------------------------------------------------------------!
327! Description:
328! ------------
329!> get_netcdf_start_and_count() gets the start position and element counts for
330!> the given netCDF file. This information is used in get_netcdf_variable_int()
331!> and _real() for reading input variables..
332!------------------------------------------------------------------------------!
333 SUBROUTINE get_netcdf_start_and_count(in_var, start, count)
334
335    TYPE(nc_var), INTENT(INOUT)        ::  in_var
336    INTEGER, DIMENSION(3), INTENT(OUT) ::  start, count
337
338    INTEGER ::  ndim
339
340    IF ( in_var%ndim .LT. 2  .OR.  in_var%ndim .GT. 4 )  THEN
341
342       message = "Failed reading NetCDF variable " //                       &
343          TRIM(in_var%name) // " with " //                                  &
344          TRIM(str(INT(in_var%ndim, kind=iwp))) //                          &
345          " dimensions because only two- and and three-dimensional" //      &
346          " variables are supported."
347       CALL inifor_abort('get_netcdf_start_and_count', message)
348
349    ENDIF
350
351    start = (/ 1, 1, 1 /)
352    IF ( TRIM(in_var%name) .EQ. 'T_SO' )  THEN
353!
354!--    Skip depth = 0.0 for T_SO and reduce number of depths from 9 to 8
355       in_var%dimlen(3) = in_var%dimlen(3) - 1
356
357!
358!--    Start reading from second level, e.g. depth = 0.005 instead of 0.0
359       start(3) = 2
360    ENDIF
361
362    IF (in_var%ndim .EQ. 2)  THEN
363       in_var%dimlen(3) = 1
364    ENDIF
365
366    ndim = MIN(in_var%ndim, 3)
367    count = (/ 1, 1, 1 /)
368    count(1:ndim) = in_var%dimlen(1:ndim)
369
370 END SUBROUTINE get_netcdf_start_and_count
371
372
373!------------------------------------------------------------------------------!
374! Description:
375! ------------
376!> Routine for defining netCDF variables in the dynamic driver, INIFOR's netCDF
377!> output.
378!------------------------------------------------------------------------------!
379 SUBROUTINE netcdf_define_variable(var, ncid)
380
381     TYPE(nc_var), INTENT(INOUT) ::  var
382     INTEGER, INTENT(IN)         ::  ncid
383
384     CALL check(nf90_def_var(ncid, var%name, NF90_FLOAT,       var%dimids(1:var%ndim), var%varid))
385     CALL check(nf90_put_att(ncid, var%varid, "long_name",     var%long_name))
386     CALL check(nf90_put_att(ncid, var%varid, "units",         var%units))
387     IF ( var%lod .GE. 0 )  THEN
388        CALL check(nf90_put_att(ncid, var%varid, "lod",           var%lod))
389     ENDIF
390     CALL check(nf90_put_att(ncid, var%varid, "source",        var%source))
391     CALL check(nf90_put_att(ncid, var%varid, "_FillValue",    NF90_FILL_REAL))
392
393 END SUBROUTINE netcdf_define_variable
394   
395
396!------------------------------------------------------------------------------!
397! Description:
398! ------------
399!> netcdf_get_dimensions() reads in all dimensions and their lengths and stores
400!> them in the given the 'var' data structure. This information is used later
401!> for writing output variables in update_output().
402!------------------------------------------------------------------------------!
403 SUBROUTINE netcdf_get_dimensions(var, ncid)
404
405     TYPE(nc_var), INTENT(INOUT) ::  var
406     INTEGER, INTENT(IN)         ::  ncid
407     INTEGER                     ::  i
408     CHARACTER(SNAME)            ::  null
409
410     DO  i = 1, var%ndim
411        CALL check(nf90_inquire_dimension(ncid, var%dimids(i), &
412                                          name = null, &
413                                          len  = var%dimlen(i)  ) )
414     ENDDO
415
416 END SUBROUTINE netcdf_get_dimensions
417
418
419!------------------------------------------------------------------------------!
420! Description:
421! ------------
422!> This routine parses and interpretes the command-line options and stores the
423!> resulting settings in the 'cfg' data structure.
424!------------------------------------------------------------------------------!
425 SUBROUTINE parse_command_line_arguments( cfg )
426
427    TYPE(inifor_config), INTENT(INOUT) ::  cfg
428
429    CHARACTER(LEN=PATH)                ::  option, arg
430    INTEGER                            ::  arg_count, i
431
432    cfg%flow_prefix_is_set = .FALSE.
433    cfg%input_prefix_is_set = .FALSE.
434    cfg%p0_is_set = .FALSE.
435    cfg%radiation_prefix_is_set = .FALSE.
436    cfg%soil_prefix_is_set = .FALSE.
437    cfg%soilmoisture_prefix_is_set = .FALSE.
438    cfg%static_driver_is_set = .FALSE.
439    cfg%ug_defined_by_user = .FALSE.
440    cfg%vg_defined_by_user = .FALSE.
441    cfg%z0_is_set = .FALSE.
442
443    arg_count = COMMAND_ARGUMENT_COUNT()
444    IF (arg_count .GT. 0)  THEN
445
446       message = "The -clon and -clat command line options are depricated. " // &
447          "Please remove them form your inifor command and specify the " // &
448          "location of the PALM-4U origin either" // NEW_LINE(' ') // &
449          "   - by setting the namelist parameters 'longitude' and 'latitude', or" // NEW_LINE(' ') // &
450          "   - by providing a static driver netCDF file via the -static command-line option."
451
452       i = 1
453       DO  WHILE (i .LE. arg_count)
454
455          CALL GET_COMMAND_ARGUMENT( i, option )
456
457          SELECT CASE( TRIM(option) )
458
459             CASE( '--averaging-mode' )
460                CALL get_option_argument( i, arg )
461                cfg%averaging_mode = TRIM(arg)
462
463             CASE( '-date', '-d', '--date' )
464                CALL get_option_argument( i, arg )
465                cfg%start_date = TRIM(arg)
466
467             CASE( '--debug' )
468                cfg%debug = .TRUE.
469
470             CASE( '-z0', '-z', '--elevation' )
471                cfg%z0_is_set = .TRUE.
472                CALL get_option_argument( i, arg )
473                READ(arg, *) cfg%z0
474
475             CASE( '-p0', '-r', '--surface-pressure' )
476                cfg%p0_is_set = .TRUE.
477                CALL get_option_argument( i, arg )
478                READ(arg, *) cfg%p0
479
480             CASE( '-ug', '-u', '--geostrophic-u' )
481                cfg%ug_defined_by_user = .TRUE.
482                CALL get_option_argument( i, arg )
483                READ(arg, *) cfg%ug
484
485             CASE( '-vg', '-v', '--geostrophic-v' )
486                cfg%vg_defined_by_user = .TRUE.
487                CALL get_option_argument( i, arg )
488                READ(arg, *) cfg%vg
489
490             CASE( '-clon', '-clat' )
491                CALL inifor_abort('parse_command_line_arguments', message)
492
493             CASE( '-path', '-p', '--path' )
494                CALL get_option_argument( i, arg )
495                 cfg%input_path = TRIM(arg)
496
497             CASE( '-hhl', '-l', '--hhl-file' )
498                CALL get_option_argument( i, arg )
499                cfg%hhl_file = TRIM(arg)
500
501             CASE( '--input-prefix')
502                CALL get_option_argument( i, arg )
503                cfg%input_prefix = TRIM(arg)
504                cfg%input_prefix_is_set = .TRUE.
505   
506             CASE( '-a', '--averaging-angle' )
507                CALL get_option_argument( i, arg )
508                READ(arg, *) cfg%averaging_angle
509
510             CASE( '-static', '-t', '--static-driver' )
511                cfg%static_driver_is_set = .TRUE.
512                CALL get_option_argument( i, arg )
513                cfg%static_driver_file = TRIM(arg)
514
515             CASE( '-soil', '-s', '--soil-file')
516                CALL get_option_argument( i, arg )
517                cfg%soiltyp_file = TRIM(arg)
518
519             CASE( '--flow-prefix')
520                CALL get_option_argument( i, arg )
521                cfg%flow_prefix = TRIM(arg)
522                cfg%flow_prefix_is_set = .TRUE.
523   
524             CASE( '--radiation-prefix')
525                CALL get_option_argument( i, arg )
526                cfg%radiation_prefix = TRIM(arg)
527                cfg%radiation_prefix_is_set = .TRUE.
528   
529             CASE( '--soil-prefix')
530                CALL get_option_argument( i, arg )
531                cfg%soil_prefix = TRIM(arg)
532                cfg%soil_prefix_is_set = .TRUE.
533   
534             CASE( '--soilmoisture-prefix')
535                CALL get_option_argument( i, arg )
536                cfg%soilmoisture_prefix = TRIM(arg)
537                cfg%soilmoisture_prefix_is_set = .TRUE.
538
539             CASE( '-o', '--output' )
540                CALL get_option_argument( i, arg )
541                cfg%output_file = TRIM(arg)
542
543             CASE( '-n', '--namelist' )
544                CALL get_option_argument( i, arg )
545                cfg%namelist_file = TRIM(arg)
546
547             CASE( '-mode', '-i', '--init-mode' )
548                CALL get_option_argument( i, arg )
549                cfg%ic_mode = TRIM(arg)
550
551             CASE( '-f', '--forcing-mode' )
552                CALL get_option_argument( i, arg )
553                cfg%bc_mode = TRIM(arg)
554
555             CASE( '--version' )
556                CALL print_version
557                STOP
558
559             CASE( '--help' )
560                CALL print_version
561                PRINT *, ""
562                PRINT *, "For a list of command-line options have a look at the README file."
563                STOP
564
565             CASE DEFAULT
566                message = "unknown option '" // TRIM(option) // "'."
567                CALL inifor_abort('parse_command_line_arguments', message)
568
569          END SELECT
570
571          i = i + 1
572
573       ENDDO
574
575    ELSE
576         
577       CALL print_version
578       CALL report( 'parse_command_line_arguments', 'No arguments present, exiting.' )
579       STOP
580
581    ENDIF
582
583 END SUBROUTINE parse_command_line_arguments
584
585
586
587 SUBROUTINE get_datetime_file_list( start_date_string, start_hour, end_hour, &
588                                    step_hour, input_path, prefix, suffix,   &
589                                    file_list )
590
591    CHARACTER (LEN=DATE), INTENT(IN) ::  start_date_string
592    CHARACTER (LEN=*),    INTENT(IN) ::  prefix, suffix, input_path
593    INTEGER(iwp),         INTENT(IN) ::  start_hour, end_hour, step_hour
594    CHARACTER(LEN=*), ALLOCATABLE, INTENT(INOUT) ::  file_list(:)
595
596    INTEGER(iwp)        ::  number_of_intervals, hour, i
597    CHARACTER(LEN=DATE) ::  date_string
598
599    number_of_intervals = CEILING( REAL(end_hour - start_hour) / step_hour )
600    ALLOCATE( file_list(number_of_intervals + 1) )
601
602    DO  i = 0, number_of_intervals
603
604       hour = start_hour + i * step_hour
605       date_string = add_hours_to(start_date_string, hour)
606
607       file_list(i+1) = TRIM(input_path) // TRIM(prefix) //                  &
608                        TRIM(date_string) // TRIM(suffix) // '.nc'
609
610    ENDDO
611
612 END SUBROUTINE get_datetime_file_list
613
614!------------------------------------------------------------------------------!
615! Description:
616! ------------
617!> Establish a list of files based on the given start and end times and file
618!> prefixes and suffixes.
619!------------------------------------------------------------------------------!
620 SUBROUTINE get_input_file_list( start_date_string, start_hour, end_hour,    &
621                                 step_hour, input_path, prefix, suffix,      &
622                                 file_list, nocheck )
623
624    CHARACTER (LEN=DATE), INTENT(IN) ::  start_date_string
625    CHARACTER (LEN=*),    INTENT(IN) ::  prefix, suffix, input_path
626    INTEGER(iwp),         INTENT(IN) ::  start_hour, end_hour, step_hour
627    CHARACTER(LEN=*), ALLOCATABLE, INTENT(INOUT) ::  file_list(:)
628    LOGICAL, OPTIONAL, INTENT(IN)    ::  nocheck
629
630    INTEGER(iwp) ::  i
631    LOGICAL      ::  check_files
632
633    CALL get_datetime_file_list( start_date_string, start_hour, end_hour,    &
634                                 step_hour, input_path, prefix, suffix,      &
635                                 file_list )
636
637    check_files = .TRUE.
638    IF ( PRESENT ( nocheck ) )  THEN
639       IF ( nocheck )  check_files = .FALSE.
640    ENDIF
641
642    IF ( check_files )  THEN
643
644       tip = "Please check if you specified the correct file prefix " //     &
645             "using the options --input-prefix, --flow-prefix, etc."
646
647       DO  i = 1, SIZE(file_list)
648           CALL verify_file(file_list(i), 'input', tip)
649       ENDDO
650
651    ENDIF
652
653 END SUBROUTINE get_input_file_list
654
655
656!------------------------------------------------------------------------------!
657! Description:
658! ------------
659!> Abort INIFOR if the given file is not present.
660!------------------------------------------------------------------------------!
661 SUBROUTINE verify_file(file_name, file_kind, tip)
662
663    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN)           ::  file_name, file_kind
664    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN), OPTIONAL ::  tip
665
666    IF (.NOT. file_present(file_name))  THEN
667
668       IF (LEN(TRIM(file_name)) == 0)  THEN
669
670          message = "No name was given for the " // TRIM(file_kind) // " file."
671
672       ELSE
673
674          message = "The " // TRIM(file_kind) // " file '" //                &
675                    TRIM(file_name) // "' was not found."
676
677          IF (PRESENT(tip))  THEN
678             message = TRIM(message) // " " // TRIM(tip)
679          ENDIF
680
681       ENDIF
682
683       CALL inifor_abort('verify_file', message)
684
685    ENDIF
686
687    message = "Set up input file name '" // TRIM(file_name) // "'"
688    CALL report('verify_file', message)
689
690 END SUBROUTINE verify_file
691
692
693!------------------------------------------------------------------------------!
694! Description:
695! ------------
696!> Get the argument of the i'th command line option, which is at the location
697!> i+1 of the argument list.
698!------------------------------------------------------------------------------!
699 SUBROUTINE get_option_argument(i, arg)
700    CHARACTER(LEN=PATH), INTENT(INOUT) ::  arg
701    INTEGER, INTENT(INOUT)             ::  i
702
703    i = i + 1
704    CALL GET_COMMAND_ARGUMENT(i, arg)
705
706 END SUBROUTINE
707
708
709!------------------------------------------------------------------------------!
710! Description:
711! ------------
712!> Checks the INIFOR configuration 'cfg' for plausibility.
713!------------------------------------------------------------------------------!
714 SUBROUTINE validate_config(cfg)
715    TYPE(inifor_config), INTENT(IN) ::  cfg
716
717    CALL verify_file(cfg%hhl_file, 'HHL')
718    CALL verify_file(cfg%namelist_file, 'NAMELIST')
719    CALL verify_file(cfg%soiltyp_file, 'SOILTYP')
720
721!
722!-- Only check optional static driver file name, if it has been given.
723    IF (TRIM(cfg%static_driver_file) .NE. '')  THEN
724       CALL verify_file(cfg%static_driver_file, 'static driver')
725    ENDIF
726
727    SELECT CASE( TRIM(cfg%ic_mode) )
728       CASE( 'profile', 'volume')
729       CASE DEFAULT
730          message = "Initialization mode '" // TRIM(cfg%ic_mode) //&
731                    "' is not supported. " //&
732                    "Please select either 'profile' or 'volume', " //&
733                    "or omit the -i/--init-mode/-mode option entirely, which corresponds "//&
734                    "to the latter."
735          CALL inifor_abort( 'validate_config', message )
736    END SELECT
737
738    SELECT CASE( TRIM(cfg%bc_mode) )
739       CASE( 'real', 'ideal')
740       CASE DEFAULT
741          message = "Forcing mode '" // TRIM(cfg%bc_mode) //& 
742                    "' is not supported. " //&
743                    "Please select either 'real' or 'ideal', " //&
744                    "or omit the -f/--forcing-mode option entirely, which corresponds "//&
745                    "to the latter."
746          CALL inifor_abort( 'validate_config', message )
747    END SELECT
748
749    SELECT CASE( TRIM(cfg%averaging_mode) )
750       CASE( 'level' )
751       CASE( 'height' )
752          message = "Averaging mode '" // TRIM(cfg%averaging_mode) //&
753                    "' is currently not supported. " //&
754                    "Please use level-based averaging by selecting 'level', " //&
755                    "or by omitting the --averaging-mode option entirely."
756          CALL inifor_abort( 'validate_config', message )
757       CASE DEFAULT
758          message = "Averaging mode '" // TRIM(cfg%averaging_mode) //&
759                    "' is not supported. " //&
760          !          "Please select either 'height' or 'level', " //&
761          !          "or omit the --averaging-mode option entirely, which corresponds "//&
762          !          "to the latter."
763                    "Please use level-based averaging by selecting 'level', " //&
764                    "or by omitting the --averaging-mode option entirely."
765          CALL inifor_abort( 'validate_config', message )
766    END SELECT
767
768    IF ( cfg%ug_defined_by_user .NEQV. cfg%vg_defined_by_user )  THEN
769       message = "You specified only one component of the geostrophic " // &
770                 "wind. Please specify either both or none."
771       CALL inifor_abort( 'validate_config', message )
772    ENDIF
773
774    IF ( .NOT. cfg%static_driver_is_set .AND. .NOT. cfg%z0_is_set )  THEN
775       message =                                                               &
776          "The vertical origin of the PALM grid has not been defined. " // NEW_LINE(" ") // &
777          "Please specify the right value for your setup by either " // NEW_LINE(" ") // &
778          "  - using the command-line option --elevation <height above sea level>, or by" // NEW_LINE(" ") // &
779          "  - specifying a static driver file using --static <filename> in order to use " // NEW_LINE(" ") // &
780          "    use the value of origin_z (and origin_lon and origin_lat) specifed therein."
781       CALL inifor_abort( 'validate_config', message )
782    ENDIF
783
784 END SUBROUTINE validate_config
785
786
787 SUBROUTINE get_cosmo_grid( hhl_file, soil_file, rlon, rlat, hhl, hfl, depths, &
788                            d_depth, d_depth_rho_inv, phi_n, lambda_n,       &
789                            phi_equat,                                       &
790                            lonmin_cosmo, lonmax_cosmo,                      &
791                            latmin_cosmo, latmax_cosmo,                      &
792                            nlon, nlat, nlev, ndepths )
793
794    CHARACTER(LEN=PATH), INTENT(IN)                      ::  hhl_file  !< path to file containing the HHL variable (height of half layers)
795    CHARACTER(LEN=PATH), INTENT(IN)                      ::  soil_file !< path to one of the soil input files for reading soil layer depths
796    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, INTENT(OUT)     ::  rlon      !< longitudes of COSMO-DE's rotated-pole grid
797    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, INTENT(OUT)     ::  rlat      !< latitudes of COSMO-DE's rotated-pole grid
798    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, INTENT(OUT) ::  hhl       !< heights of half layers (cell faces) above sea level in COSMO-DE, read in from external file
799    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE, INTENT(OUT) ::  hfl       !< heights of full layers (cell centres) above sea level in COSMO-DE, computed as arithmetic average of hhl
800    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, INTENT(OUT)     ::  depths    !< COSMO-DE's TERRA-ML soil layer depths
801    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, INTENT(OUT)     ::  d_depth
802    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE, INTENT(OUT)     ::  d_depth_rho_inv
803    REAL(wp), INTENT(OUT)                                ::  phi_n
804    REAL(wp), INTENT(OUT)                                ::  phi_equat
805    REAL(wp), INTENT(OUT)                                ::  lambda_n
806    REAL(wp), INTENT(OUT)                                ::  lonmin_cosmo !< Minimunm longitude of COSMO-DE's rotated-pole grid [COSMO rotated-pole rad]
807    REAL(wp), INTENT(OUT)                                ::  lonmax_cosmo !< Maximum longitude of COSMO-DE's rotated-pole grid [COSMO rotated-pole rad]
808    REAL(wp), INTENT(OUT)                                ::  latmin_cosmo !< Minimunm latitude of COSMO-DE's rotated-pole grid [COSMO rotated-pole rad]
809    REAL(wp), INTENT(OUT)                                ::  latmax_cosmo !< Maximum latitude of COSMO-DE's rotated-pole grid [COSMO rotated-pole rad]
810    INTEGER(iwp), INTENT(OUT)                            ::  nlon, nlat, nlev, ndepths
811
812    TYPE(nc_var) ::  cosmo_var !< COSMO dummy variable, used for reading HHL, rlon, rlat
813    INTEGER(iwp) ::  k
814
815!
816!-- Read in COSMO's heights of half layers (vertical cell faces)
817    cosmo_var%name = NC_HHL_NAME
818    CALL get_netcdf_variable( hhl_file, cosmo_var, hhl )
819    CALL get_netcdf_dim_vector( hhl_file, NC_RLON_NAME, rlon )
820    CALL get_netcdf_dim_vector( hhl_file, NC_RLAT_NAME, rlat )
821    CALL get_netcdf_dim_vector( soil_file, NC_DEPTH_NAME, depths)
822    CALL log_runtime( 'time', 'read' )
823
824    CALL reverse( hhl )
825    nlon = SIZE( hhl, 1 )
826    nlat = SIZE( hhl, 2 )
827    nlev = SIZE( hhl, 3 )
828    ndepths = SIZE( depths )
829
830    CALL log_runtime( 'time', 'comp' )
831
832    ALLOCATE( hfl( nlon, nlat, nlev-1 ) )
833    ALLOCATE( d_depth( ndepths ), d_depth_rho_inv( ndepths ) )
834    CALL log_runtime('time', 'alloc')
835
836    CALL get_soil_layer_thickness( depths, d_depth )
837    d_depth_rho_inv = 1.0_wp / ( d_depth * RHO_L )
838
839!
840!-- Compute COSMO's heights of full layers (cell centres)
841    DO  k = 1, nlev-1
842       hfl(:,:,k) = 0.5_wp * ( hhl(:,:,k) +                                  &
843                               hhl(:,:,k+1) )
844    ENDDO
845!
846!-- COSMO rotated pole coordinates
847    phi_n = TO_RADIANS                                                       &
848          * get_netcdf_variable_attribute( hhl_file,                         &
849                                           NC_ROTATED_POLE_NAME,             &
850                                           NC_POLE_LATITUDE_NAME )
851
852    lambda_n = TO_RADIANS                                                    &
853             * get_netcdf_variable_attribute( hhl_file,                      &
854                                              NC_ROTATED_POLE_NAME,          &
855                                              NC_POLE_LONGITUDE_NAME )
856
857    phi_equat = 90.0_wp * TO_RADIANS - phi_n
858
859    lonmin_cosmo = MINVAL( rlon ) * TO_RADIANS
860    lonmax_cosmo = MAXVAL( rlon ) * TO_RADIANS
861    latmin_cosmo = MINVAL( rlat ) * TO_RADIANS
862    latmax_cosmo = MAXVAL( rlat ) * TO_RADIANS
863    CALL log_runtime('time', 'comp')
864
865 END SUBROUTINE get_cosmo_grid
866
867
868!------------------------------------------------------------------------------!
869! Description:
870! ------------
871!> Fills the thickness array of the COSMO soil layers. Since COSMO's (i.e.
872!> TERRA_ML's [1]) soil layer boundaries follow the rule
873!>
874!>    depth(0) = 0.0, and
875!>    depth(k) = 0.01 * 3**(k-1), k in [1,2,3,...,7]
876!>
877!> and full levels are defined as the midpoints between two layer boundaries,
878!> all except the first layer thicknesses equal the depth of the midpoint.
879!>
880!> [1] A Description of the Nonhydrostatic Regional COSMO Model Part II :
881!>     Physical Parameterization*, Sect. 11 TERRA_ML.
882!>     http://www.cosmo-model.org/content/model/documentation/core/cosmoPhysParamtr.pdf)
883!>
884!> Input parameters:
885!> -----------------
886!>
887!> depths: array of full soil layer depths (cell midpoints)
888!>
889!>
890!> Output parameters:
891!> ------------------
892!>
893!> d_depth: array of soil layer thicknesses
894!>
895!------------------------------------------------------------------------------!
896 SUBROUTINE get_soil_layer_thickness(depths, d_depth)
897
898    REAL(wp), INTENT(IN)  ::  depths(:)
899    REAL(wp), INTENT(OUT) ::  d_depth(:)
900
901    d_depth(:) = depths(:)
902    d_depth(1) = 2.0_wp * depths(1)
903
904 END SUBROUTINE get_soil_layer_thickness
905!------------------------------------------------------------------------------!
906! Description:
907! ------------
908!> Check whether the given file is present on the filesystem.
909!------------------------------------------------------------------------------!
910 LOGICAL FUNCTION file_present(filename)
911    CHARACTER(LEN=PATH), INTENT(IN) ::  filename
912
913    INQUIRE(FILE=filename, EXIST=file_present)
914
915 END FUNCTION file_present
916
917
918!------------------------------------------------------------------------------!
919! Description:
920! ------------
921!> This routine initializes the dynamic driver file, i.e. INIFOR's netCDF output
922!> file.
923!>
924!> Besides writing metadata, such as global attributes, coordinates, variables,
925!> in the netCDF file, various netCDF IDs are saved for later, when INIFOR
926!> writes the actual data.
927!------------------------------------------------------------------------------!
928 SUBROUTINE setup_netcdf_dimensions( output_file, palm_grid,                  &
929                                     start_date_string, origin_lon, origin_lat )
930
931    TYPE(nc_file), INTENT(INOUT)      ::  output_file
932    TYPE(grid_definition), INTENT(IN) ::  palm_grid
933    CHARACTER (LEN=DATE), INTENT(IN)  ::  start_date_string
934    REAL(wp), INTENT(IN)              ::  origin_lon, origin_lat
935
936    CHARACTER (LEN=8)     ::  date_string
937    CHARACTER (LEN=10)    ::  time_string
938    CHARACTER (LEN=5)     ::  zone_string
939    CHARACTER (LEN=SNAME) ::  history_string
940    INTEGER               ::  nx, ny, nz, nt
941    INTEGER               ::  ncid, dimids(3), dimvarids(3)
942    REAL(wp)              ::  z0
943
944    message = "Initializing PALM-4U dynamic driver file '" //               &
945              TRIM(output_file%name) // "' and setting up dimensions."
946    CALL report('setup_netcdf_dimensions', message)
947
948!
949!-- Create the netCDF file as in netCDF-4/HDF5 format if __netcdf4 preprocessor flag is given
950#if defined( __netcdf4 )
951    CALL check(nf90_create(TRIM(output_file%name), OR(NF90_CLOBBER, NF90_HDF5), ncid))
952#else
953    CALL check(nf90_create(TRIM(output_file%name), NF90_CLOBBER, ncid))
954#endif
955
956!------------------------------------------------------------------------------
957!- Section 1: Define NetCDF dimensions and coordinates
958!------------------------------------------------------------------------------
959    nt = SIZE(output_file%time)
960    nx = palm_grid%nx
961    ny = palm_grid%ny
962    nz = palm_grid%nz
963    z0 = palm_grid%z0
964
965
966!
967!------------------------------------------------------------------------------
968!- Section 2: Write global NetCDF attributes
969!------------------------------------------------------------------------------
970    CALL date_and_time(DATE=date_string, TIME=time_string, ZONE=zone_string)
971    history_string =                                                        &
972        'Created on '// date_string      //                                 &
973        ' at '       // time_string(1:2) // ':' // time_string(3:4) //      &
974        ' (UTC'      // zone_string // ')'
975
976    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'title',          'PALM input file for scenario ...'))
977    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'institution',    'Deutscher Wetterdienst, Offenbach'))
978    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'author',         'Eckhard Kadasch, eckhard.kadasch@dwd.de'))
979    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'history',        TRIM(history_string)))
980    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'references',     '--'))
981    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'comment',        '--'))
982    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'origin_lat',     TRIM(real_to_str(origin_lat*TO_DEGREES, '(F18.13)'))))
983    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'origin_lon',     TRIM(real_to_str(origin_lon*TO_DEGREES, '(F18.13)'))))
984!
985!-- FIXME: This is the elevation relative to COSMO-DE/D2 sea level and does
986!-- FIXME: not necessarily comply with DHHN2016 (c.f. PALM Input Data
987!-- FIXME: Standard v1.9., origin_z)
988    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'origin_z',       TRIM(real_to_str(z0, '(F18.13)'))))
989    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'inifor_version', TRIM(VERSION)))
990    CALL check(nf90_put_att(ncid, NF90_GLOBAL, 'palm_version',   '--'))
991
992!
993!
994!------------------------------------------------------------------------------
995!- Section 2a: Define dimensions for cell centers (scalars in soil and atmosph.)
996!------------------------------------------------------------------------------
997!
998!-- reset dimids first
999    dimids = (/0, 0, 0/)
1000    CALL check( nf90_def_dim(ncid, "x", nx+1, dimids(1)) )
1001    CALL check( nf90_def_dim(ncid, "y", ny+1, dimids(2)) )
1002    CALL check( nf90_def_dim(ncid, "z", nz, dimids(3)) )
1003!
1004!-- save dimids for later
1005    output_file%dimids_scl = dimids 
1006
1007!
1008!-- reset dimvarids first
1009    dimvarids = (/0, 0, 0/)
1010    CALL check(nf90_def_var(ncid, "x", NF90_FLOAT, dimids(1), dimvarids(1)))
1011    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(1), "standard_name", "x coordinate of cell centers"))
1012    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(1), "units", "m"))
1013
1014    CALL check(nf90_def_var(ncid, "y", NF90_FLOAT, dimids(2), dimvarids(2)))
1015    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(2), "standard_name", "y coordinate of cell centers"))
1016    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(2), "units", "m"))
1017
1018    CALL check(nf90_def_var(ncid, "z", NF90_FLOAT, dimids(3), dimvarids(3)))
1019    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(3), "standard_name", "z coordinate of cell centers"))
1020    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(3), "units", "m"))
1021!
1022!-- save dimvarids for later
1023    output_file%dimvarids_scl = dimvarids
1024
1025!
1026!-- overwrite third dimid with the one of depth
1027    CALL check(nf90_def_dim(ncid, "zsoil", SIZE(palm_grid%depths), dimids(3)) )
1028!
1029!-- save dimids for later
1030    output_file%dimids_soil = dimids
1031
1032!
1033!-- overwrite third dimvarid with the one of depth
1034    CALL check(nf90_def_var(ncid, "zsoil", NF90_FLOAT, output_file%dimids_soil(3), dimvarids(3)))
1035    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(3), "standard_name", "depth_below_land"))
1036    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(3), "positive", "down"))
1037    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(3), "units", "m"))
1038!
1039!-- save dimvarids for later
1040    output_file%dimvarids_soil = dimvarids
1041!
1042!------------------------------------------------------------------------------
1043!- Section 2b: Define dimensions for cell faces/velocities
1044!------------------------------------------------------------------------------
1045!
1046!-- reset dimids first
1047    dimids = (/0, 0, 0/)
1048    CALL check(nf90_def_dim(ncid, "xu", nx, dimids(1)) )
1049    CALL check(nf90_def_dim(ncid, "yv", ny, dimids(2)) )
1050    CALL check(nf90_def_dim(ncid, "zw", nz-1, dimids(3)) )
1051!
1052!-- save dimids for later
1053    output_file%dimids_vel = dimids
1054
1055!
1056!-- reset dimvarids first
1057    dimvarids = (/0, 0, 0/)
1058    CALL check(nf90_def_var(ncid, "xu", NF90_FLOAT, dimids(1), dimvarids(1)))
1059    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(1), "standard_name", "x coordinate of cell faces"))
1060    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(1), "units", "m"))
1061
1062    CALL check(nf90_def_var(ncid, "yv", NF90_FLOAT, dimids(2), dimvarids(2)))
1063    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(2), "standard_name", "y coordinate of cell faces"))
1064    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(2), "units", "m"))
1065
1066    CALL check(nf90_def_var(ncid, "zw", NF90_FLOAT, dimids(3), dimvarids(3)))
1067    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(3), "standard_name", "z coordinate of cell faces"))
1068    CALL check(nf90_put_att(ncid, dimvarids(3), "units", "m"))
1069!
1070!-- save dimvarids for later
1071    output_file%dimvarids_vel = dimvarids
1072
1073!
1074!------------------------------------------------------------------------------
1075!- Section 2c: Define time dimension
1076!------------------------------------------------------------------------------
1077    CALL check(nf90_def_dim(ncid, "time", nt, output_file%dimid_time) )
1078    CALL check(nf90_def_var(ncid, "time", NF90_FLOAT, &
1079                                          output_file%dimid_time, &
1080                                          output_file%dimvarid_time))
1081    CALL check(nf90_put_att(ncid, output_file%dimvarid_time, "standard_name", "time"))
1082    CALL check(nf90_put_att(ncid, output_file%dimvarid_time, "long_name", "time"))
1083    CALL check(nf90_put_att(ncid, output_file%dimvarid_time, "units",     &
1084                            "seconds since " // start_date_string // " UTC"))
1085
1086    CALL check(nf90_enddef(ncid))
1087
1088!
1089!------------------------------------------------------------------------------
1090!- Section 3: Write grid coordinates
1091!------------------------------------------------------------------------------
1092    CALL check(nf90_put_var(ncid, output_file%dimvarids_scl(1), palm_grid%x))
1093    CALL check(nf90_put_var(ncid, output_file%dimvarids_scl(2), palm_grid%y))
1094    CALL check(nf90_put_var(ncid, output_file%dimvarids_scl(3), palm_grid%z))
1095
1096    CALL check(nf90_put_var(ncid, output_file%dimvarids_vel(1), palm_grid%xu))
1097    CALL check(nf90_put_var(ncid, output_file%dimvarids_vel(2), palm_grid%yv))
1098    CALL check(nf90_put_var(ncid, output_file%dimvarids_vel(3), palm_grid%zw))
1099
1100!
1101!-- TODO Read in soil depths from input file before this.
1102    CALL check(nf90_put_var(ncid, output_file%dimvarids_soil(3), palm_grid%depths))
1103
1104!
1105!-- Write time vector
1106    CALL check(nf90_put_var(ncid, output_file%dimvarid_time, output_file%time))
1107
1108!
1109!-- Close the file
1110    CALL check(nf90_close(ncid))
1111
1112 END SUBROUTINE setup_netcdf_dimensions
1113
1114
1115!------------------------------------------------------------------------------!
1116! Description:
1117! ------------
1118!> Defines the netCDF variables to be written to the dynamic driver file
1119!------------------------------------------------------------------------------!
1120 SUBROUTINE setup_netcdf_variables(filename, output_variable_table)
1121
1122    CHARACTER (LEN=*), INTENT(IN)        ::  filename
1123    TYPE(nc_var), INTENT(INOUT), TARGET  ::  output_variable_table(:)
1124
1125    TYPE(nc_var), POINTER                ::  var
1126    INTEGER(iwp)                         ::  i
1127    INTEGER                              ::  ncid
1128    LOGICAL                              ::  to_be_written
1129
1130    message = "Defining variables in dynamic driver '" // TRIM(filename) // "'."
1131    CALL report('setup_netcdf_variables', message)
1132
1133    CALL check(nf90_open(TRIM(filename), NF90_WRITE, ncid))
1134    CALL check(nf90_redef(ncid))
1135
1136    DO  i = 1, SIZE(output_variable_table)
1137
1138       var => output_variable_table(i)
1139
1140       !to_be_written = ( var%to_be_processed  .AND. .NOT. var%is_internal) .OR. &
1141       !                ( var%is_internal  .AND.  debug )
1142       to_be_written = ( var%to_be_processed  .AND. .NOT. var%is_internal)
1143
1144       IF ( to_be_written )  THEN
1145          message = "  variable #" // TRIM(str(i)) // " '" // TRIM(var%name) // "'."
1146          CALL report('setup_netcdf_variables', message)
1147
1148          CALL netcdf_define_variable(var, ncid)
1149          CALL netcdf_get_dimensions(var, ncid)
1150       ENDIF
1151       
1152    ENDDO
1153
1154    CALL check(nf90_enddef(ncid))
1155    CALL check(nf90_close(ncid))
1156
1157    message = "Dynamic driver '" // TRIM(filename) // "' initialized successfully."
1158    CALL report('setup_netcdf_variables', message)
1159
1160 END SUBROUTINE setup_netcdf_variables
1161
1162
1163!------------------------------------------------------------------------------!
1164! Description:
1165! ------------
1166!> This routine reads and returns all input variables of the given IO group
1167!> It accomodates the data by allocating a container variable that represents a
1168!> list of arrays of the same length as the groups variable list. (This list
1169!> will typically contain one or two items.) After the container, its members
1170!> are allocated one by one with the appropriate, possibly different,
1171!> dimensions.
1172!>
1173!> The 'group' is an INTENT(INOUT) variable so that 'get_netcdf_variable()' can
1174!> record netCDF IDs in the 'in_var_list()' member variable.
1175!------------------------------------------------------------------------------!
1176 SUBROUTINE read_input_variables(group, iter, buffer)
1177    TYPE(io_group), INTENT(INOUT), TARGET       ::  group
1178    INTEGER(iwp), INTENT(IN)                    ::  iter
1179    TYPE(container), ALLOCATABLE, INTENT(INOUT) ::  buffer(:)
1180    INTEGER(iwp)                                ::  hour, buf_id
1181    TYPE(nc_var), POINTER                       ::  input_var
1182    CHARACTER(LEN=PATH), POINTER                ::  input_file
1183    INTEGER(iwp)                                ::  ivar, nbuffers
1184
1185    message = "Reading data for I/O group '" // TRIM(group%in_var_list(1)%name) // "'."
1186    CALL report('read_input_variables', message)
1187
1188    input_file => group%in_files(iter)
1189
1190!
1191!------------------------------------------------------------------------------
1192!- Section 1: Load input buffers for accumulated variables
1193!------------------------------------------------------------------------------
1194!
1195!-- radiation budgets, precipitation
1196    IF (group%kind == 'running average' .OR.                              &
1197        group%kind == 'accumulated')  THEN
1198
1199       IF (SIZE(group%in_var_list) .GT. 1 ) THEN
1200          message = "I/O groups may not contain more than one " // & 
1201                    "accumulated variable. Group '" // TRIM(group%kind) //&
1202                    "' contains " //                                        &
1203                    TRIM( str(SIZE(group%in_var_list, kind=iwp)) ) // "."
1204          CALL inifor_abort('read_input_variables | accumulation', message)
1205       ENDIF
1206
1207!
1208!--    use two buffer arrays
1209       nbuffers = 2
1210       IF ( .NOT. ALLOCATED( buffer ) )  ALLOCATE( buffer(nbuffers) )
1211
1212!
1213!--    hour of the day
1214       hour = iter - 1
1215!
1216!--    chose correct buffer array
1217       buf_id = select_buffer(hour)
1218
1219       CALL log_runtime('time', 'read')
1220       IF ( ALLOCATED(buffer(buf_id)%array) )  DEALLOCATE(buffer(buf_id)%array)
1221       CALL log_runtime('time', 'alloc')
1222
1223       input_var => group%in_var_list(1)
1224       CALL get_netcdf_variable(input_file, input_var, buffer(buf_id)%array)
1225       CALL report('read_input_variables', "Read accumulated " // TRIM(group%in_var_list(1)%name)) 
1226
1227       IF ( input_var%is_upside_down )  CALL reverse(buffer(buf_id)%array)
1228       CALL log_runtime('time', 'comp')
1229         
1230!------------------------------------------------------------------------------
1231!- Section 2: Load input buffers for normal I/O groups
1232!------------------------------------------------------------------------------
1233    ELSE
1234
1235!
1236!--    Allocate one input buffer per input_variable. If more quantities
1237!--    have to be computed than input variables exist in this group,
1238!--    allocate more buffers. For instance, in the thermodynamics group,
1239!--    there are three input variabels (PP, T, Qv) and four quantities
1240!--    necessart (P, Theta, Rho, qv) for the corresponding output fields
1241!--    (p0, Theta, qv, ug, and vg)
1242       nbuffers = MAX( group%n_inputs, group%n_output_quantities )
1243       ALLOCATE( buffer(nbuffers) )
1244       CALL log_runtime('time', 'alloc')
1245       
1246!
1247!--    Read in all input variables, leave extra buffers-if any-untouched.
1248       DO  ivar = 1, group%n_inputs
1249
1250          input_var => group%in_var_list(ivar)
1251
1252!
1253!         Check wheather P or PP is present in input file
1254          IF (input_var%name == 'P')  THEN
1255             input_var%name = TRIM( get_pressure_varname(input_file) )
1256          CALL log_runtime('time', 'read')
1257          ENDIF
1258
1259          CALL get_netcdf_variable(input_file, input_var, buffer(ivar)%array)
1260
1261          IF ( input_var%is_upside_down )  CALL reverse(buffer(ivar)%array)
1262          CALL log_runtime('time', 'comp')
1263
1264       ENDDO
1265    ENDIF
1266
1267 END SUBROUTINE read_input_variables
1268
1269
1270!------------------------------------------------------------------------------!
1271! Description:
1272! ------------
1273!> Select the appropriate buffer ID for accumulated COSMO input variables
1274!> depending on the current hour.
1275!------------------------------------------------------------------------------!
1276 INTEGER(iwp) FUNCTION select_buffer(hour)
1277    INTEGER(iwp), INTENT(IN) ::  hour
1278    INTEGER(iwp)             ::  step
1279
1280    select_buffer = 0_iwp
1281    step = MODULO(hour, 3_iwp) + 1_iwp
1282
1283    SELECT CASE(step)
1284       CASE(1, 3)
1285           select_buffer = 1_iwp
1286       CASE(2)
1287           select_buffer = 2_iwp
1288       CASE DEFAULT
1289           message = "Invalid step '" // TRIM(str(step))
1290           CALL inifor_abort('select_buffer', message)
1291    END SELECT
1292 END FUNCTION select_buffer
1293
1294
1295!------------------------------------------------------------------------------!
1296! Description:
1297! ------------
1298!> Checks if the input_file contains the absolute pressure, 'P', or the pressure
1299!> perturbation, 'PP', and returns the appropriate string.
1300!------------------------------------------------------------------------------!
1301 CHARACTER(LEN=2) FUNCTION get_pressure_varname(input_file) RESULT(var)
1302    CHARACTER(LEN=*) ::  input_file
1303    INTEGER          ::  ncid, varid
1304
1305    CALL check(nf90_open( TRIM(input_file), NF90_NOWRITE, ncid ))
1306    IF ( nf90_inq_varid( ncid, 'P', varid ) .EQ. NF90_NOERR )  THEN
1307
1308       var = 'P'
1309
1310    ELSE IF ( nf90_inq_varid( ncid, 'PP', varid ) .EQ. NF90_NOERR )  THEN
1311
1312       var = 'PP'
1313       CALL report('get_pressure_var', 'Using PP instead of P')
1314
1315    ELSE
1316
1317       message = "Failed to read '" // TRIM(var) // &
1318                 "' from file '" // TRIM(input_file) // "'."
1319       CALL inifor_abort('get_pressure_var', message)
1320
1321    ENDIF
1322
1323    CALL check(nf90_close(ncid))
1324
1325 END FUNCTION get_pressure_varname
1326
1327
1328!------------------------------------------------------------------------------!
1329! Description:
1330! ------------
1331!> Read the given global attribute form the given netCDF file.
1332!------------------------------------------------------------------------------!
1333 FUNCTION get_netcdf_attribute(filename, attribute) RESULT(attribute_value)
1334
1335    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  filename, attribute
1336    REAL(wp)                     ::  attribute_value
1337
1338    INTEGER                      ::  ncid
1339
1340    IF ( nf90_open( TRIM(filename), NF90_NOWRITE, ncid ) == NF90_NOERR )  THEN
1341
1342       CALL check(nf90_get_att(ncid, NF90_GLOBAL, TRIM(attribute), attribute_value))
1343       CALL check(nf90_close(ncid))
1344
1345    ELSE
1346
1347       message = "Failed to read '" // TRIM(attribute) // &
1348                 "' from file '" // TRIM(filename) // "'."
1349       CALL inifor_abort('get_netcdf_attribute', message)
1350
1351    ENDIF
1352
1353 END FUNCTION get_netcdf_attribute
1354
1355
1356!------------------------------------------------------------------------------!
1357! Description:
1358! ------------
1359!> Read the attribute of the given variable form the given netCDF file.
1360!------------------------------------------------------------------------------!
1361 FUNCTION get_netcdf_variable_attribute(filename, varname, attribute)       &
1362    RESULT(attribute_value)
1363
1364    CHARACTER(LEN=*), INTENT(IN) ::  filename, varname, attribute
1365    REAL(wp)                     ::  attribute_value
1366
1367    INTEGER                      ::  ncid, varid
1368
1369    IF ( nf90_open( TRIM(filename), NF90_NOWRITE, ncid ) == NF90_NOERR )  THEN
1370
1371       CALL check( nf90_inq_varid( ncid, TRIM( varname ), varid ) )
1372       CALL check( nf90_get_att( ncid, varid, TRIM( attribute ),            &
1373                   attribute_value ) )
1374       CALL check( nf90_close( ncid ) )
1375
1376    ELSE
1377
1378       message = "Failed to read '" // TRIM( varname ) // ":" //            &
1379                 TRIM( attribute ) // "' from file '" // TRIM(filename) // "'."
1380       CALL inifor_abort('get_netcdf_variable_attribute', message)
1381
1382    ENDIF
1383
1384 END FUNCTION get_netcdf_variable_attribute
1385
1386!------------------------------------------------------------------------------!
1387! Description:
1388! ------------
1389!> Updates the dynamic driver with the interpolated field of the current
1390!> variable at the current time step.
1391!------------------------------------------------------------------------------!
1392 SUBROUTINE update_output(var, array, iter, output_file, cfg)
1393    TYPE(nc_var), INTENT(IN)  ::  var
1394    REAL(wp), INTENT(IN)      ::  array(:,:,:)
1395    INTEGER(iwp), INTENT(IN)  ::  iter
1396    TYPE(nc_file), INTENT(IN) ::  output_file
1397    TYPE(inifor_config)       ::  cfg
1398
1399    INTEGER      ::  ncid, ndim, start(4), count(4)
1400    LOGICAL      ::  var_is_time_dependent
1401
1402    var_is_time_dependent = (                                               &
1403       var%dimids( var%ndim ) == output_file%dimid_time               &
1404    )
1405
1406!
1407!-- Skip time dimension for output
1408    ndim = var%ndim
1409    IF ( var_is_time_dependent )  ndim = var%ndim - 1
1410
1411    start(:)      = (/1,1,1,1/)
1412    start(ndim+1) = iter
1413    count(1:ndim) = var%dimlen(1:ndim)
1414
1415    CALL check(nf90_open(output_file%name, NF90_WRITE, ncid))
1416
1417!
1418!-- Reduce dimension of output array according to variable kind
1419    SELECT CASE (TRIM(var%kind))
1420       
1421       CASE ( 'init scalar profile', 'init u profile', 'init v profile',       &
1422              'init w profile' )
1423
1424          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(1,1,:) ) )
1425
1426       CASE ( 'init soil', 'init scalar', 'init u', 'init v', 'init w' )
1427
1428          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(:,:,:) ) )
1429
1430       CASE( 'left scalar', 'right scalar', 'left w', 'right w' ) 
1431
1432          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(1,:,:),              &
1433                                   start=start(1:ndim+1),                      &
1434                                   count=count(1:ndim) ) )
1435         
1436
1437          IF (.NOT. SIZE(array, 2) .EQ. var%dimlen(1))  THEN
1438             PRINT *, "inifor: update_output: Dimension ", 1, " of variable ", &
1439                 TRIM(var%name), " (", var%dimlen(1),                      &
1440                 ") does not match the dimension of the output array (",       &
1441                 SIZE(array, 2), ")."
1442             STOP
1443          ENDIF
1444         
1445
1446       CASE( 'north scalar', 'south scalar', 'north w', 'south w' )
1447
1448          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(:,1,:),              &
1449                                   start=start(1:ndim+1),                      &
1450                                   count=count(1:ndim) ) )
1451         
1452
1453       CASE( 'surface forcing', 'top scalar', 'top w' )
1454
1455          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(:,:,1),              &
1456                                   start=start(1:ndim+1),                      &
1457                                   count=count(1:ndim) ) )
1458         
1459       CASE ( 'left u', 'right u', 'left v', 'right v' )
1460
1461          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(1,:,:),              &
1462                                   start=start(1:ndim+1),                      &
1463                                   count=count(1:ndim) ) )
1464
1465       CASE ( 'north u', 'south u', 'north v', 'south v' )
1466
1467          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(:,1,:),              &
1468                                   start=start(1:ndim+1),                      &
1469                                   count=count(1:ndim) ) )
1470
1471       CASE ( 'top u', 'top v' )
1472
1473          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(:,:,1),              &
1474                                   start=start(1:ndim+1),                      &
1475                                   count=count(1:ndim) ) )
1476
1477       CASE ( 'time series' )
1478
1479          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(1,1,1),              &
1480                                   start=start(1:ndim+1) ) )
1481
1482       CASE ( 'constant scalar profile', 'geostrophic' )
1483
1484          CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(1,1,:),              &
1485                                   start=start(1:ndim+1),                      &
1486                                   count=count(1:ndim) ) )
1487
1488       CASE ( 'internal profile' )
1489
1490          IF ( cfg%debug )  THEN
1491             CALL check(nf90_put_var( ncid, var%varid, array(1,1,:),           &
1492                                      start=start(1:ndim+1),                   &
1493                                      count=count(1:ndim) ) )
1494          ENDIF
1495
1496       CASE ( 'large-scale scalar forcing', 'large-scale w forcing' )
1497
1498           message = "Doing nothing in terms of writing large-scale forings."
1499           CALL report('update_output', message)
1500
1501       CASE DEFAULT
1502
1503           message = "Variable kind '" // TRIM(var%kind) //                  &
1504                    "' not recognized."
1505           CALL inifor_abort('update_output', message)
1506
1507    END SELECT
1508
1509    CALL check(nf90_close(ncid))
1510
1511 END SUBROUTINE update_output
1512
1513
1514!------------------------------------------------------------------------------!
1515! Description:
1516! ------------
1517!> Checks the status of a netCDF API call and aborts if an error occured
1518!------------------------------------------------------------------------------!
1519 SUBROUTINE check(status)
1520
1521    INTEGER, INTENT(IN) ::  status
1522
1523    IF (status /= nf90_noerr)  THEN
1524       message = "NetCDF API call failed with error: " //                     &
1525                 TRIM( nf90_strerror(status) )
1526       CALL inifor_abort('io.check', message)
1527    ENDIF
1528
1529 END SUBROUTINE check
1530
1531
1532!------------------------------------------------------------------------------!
1533! Description:
1534! ------------
1535!> Setup the origin of the PALM coordinate system based on what is given in the
1536!> INIFOR namelist file and via an optional static driver.
1537!------------------------------------------------------------------------------!
1538 SUBROUTINE set_palm_origin( cfg, namelist_longitude, namelist_latitude,       &
1539                             origin_lon, origin_lat, z0 )
1540
1541    TYPE(inifor_config), INTENT(IN) ::  cfg
1542    REAL(wp), INTENT(IN)            ::  namelist_longitude, namelist_latitude
1543    REAL(wp), INTENT(OUT)           ::  origin_lon, origin_lat, z0
1544
1545    message = 'Reading PALM-4U origin from'
1546    IF ( TRIM( cfg%static_driver_file ) .NE. '' )  THEN
1547
1548       origin_lon = get_netcdf_attribute( cfg%static_driver_file, TRIM( PIDS_ORIGIN_LON ) )
1549       origin_lat = get_netcdf_attribute( cfg%static_driver_file, TRIM( PIDS_ORIGIN_LAT ) )
1550       z0         = get_netcdf_attribute( cfg%static_driver_file, TRIM( PIDS_ORIGIN_Z ) )
1551
1552       message = TRIM(message) // " static driver file '"                      &
1553                               // TRIM( cfg%static_driver_file ) // "'"
1554
1555
1556    ELSE
1557
1558       origin_lon = namelist_longitude
1559       origin_lat = namelist_latitude
1560
1561       message = TRIM( message ) // " namlist file '"                          &
1562                                 // TRIM( cfg%namelist_file ) // "'"
1563
1564    ENDIF
1565    origin_lon = origin_lon * TO_RADIANS
1566    origin_lat = origin_lat * TO_RADIANS
1567
1568    CALL report('set_palm_origin', message)
1569
1570    IF ( cfg%z0_is_set )  THEN
1571       z0 = cfg%z0
1572       IF ( TRIM( cfg%static_driver_file ) .NE. '' )  THEN
1573          message = 'You specified both --static-driver/-t and --elevation/-z0. ' // &
1574                    'Using the command line value (' // TRIM( real_to_str_f( cfg%z0 ) ) // &
1575                    ') instead of static driver value (' // TRIM( real_to_str_f( z0 ) ) // ').'
1576          CALL warn( 'set_palm_origin', message )
1577       ENDIF
1578    ENDIF
1579
1580 END SUBROUTINE set_palm_origin
1581
1582 END MODULE inifor_io
1583#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.