Changeset 4270 for palm/trunk/SOURCE


Ignore:
Timestamp:
Oct 23, 2019 10:46:20 AM (21 months ago)
Author:
monakurppa
Message:

Updates for the aerosol module salsa

  • Reformat the emission data for the pre-processed mode (lod=2) to limit the size of the input file. Now, the emission is given as total number emission per emission category (ncat) and the number size distribution is given in variable emission_number_fracs(ncat,nbins).
  • Implement offline nesting for salsa. Additionally, offline nesting can be turn off specifically for salsa using the switch nesting_offline_salsa.
  • Remove init_aerosol_type and init_gases_type from salsa_parin and define them based on the initializing_actions
  • parameter definition removed from "season" and "season_z01" is added to parin
  • bugfix in application of index_hh after implementing the new palm_date_time_mod
Location:
palm/trunk/SOURCE
Files:
3 edited

Legend:

Unmodified
Added
Removed
  • palm/trunk/SOURCE/Makefile

    r4258 r4270  
    2525# -----------------
    2626# $Id$
     27# - Implement offline nesting for salsa and add dependency of nesting_offl_mod
     28#   on salsa_mod
     29#   set-up in which self-nesting is applied for the flow but the offline nesting
     30#   for salsa
     31# - Add dependency on basic_constants_and_equations_mod for salsa_mod
     32#
     33# 4258 2019-10-07 13:29:08Z suehring
    2734# Add dependency of land-surface model on pmc_handle_communicator and cpu_log
    2835#
     
    801808        mod_kinds.o \
    802809        modules.o \
    803         netcdf_data_input_mod.o
     810        netcdf_data_input_mod.o \
     811        salsa_mod.o
    804812ocean_mod.o: \
    805813        advec_s_pw.o \
     
    10061014        advec_s_pw.o \
    10071015        advec_s_up.o \
     1016        basic_constants_and_equations_mod.o \
    10081017        chem_gasphase_mod.o \
    10091018        chem_modules.o \
  • palm/trunk/SOURCE/nesting_offl_mod.f90

    r4231 r4270  
    2525! -----------------
    2626! $Id$
     27! Implement offline nesting for salsa variables.
     28!
     29! 4231 2019-09-12 11:22:00Z suehring
    2730! Bugfix in array deallocation
    2831!
     
    163166               rayleigh_damping_factor,                                        &
    164167               rayleigh_damping_height,                                        &
     168               salsa,                                                          &
    165169               spinup_time,                                                    &
    166170               time_since_reference_point,                                     &
     
    200204
    201205    USE pegrid
     206
     207    USE salsa_mod,                                                             &
     208        ONLY:  salsa_nesting_offl_bc,                                          &
     209               salsa_nesting_offl_init,                                        &
     210               salsa_nesting_offl_input
    202211
    203212    IMPLICIT NONE
     
    803812       nest_offl%init = .TRUE.
    804813!
     814!--    Call offline nesting for salsa
     815       IF ( salsa )  CALL salsa_nesting_offl_input
     816!
    805817!--    End of CPU measurement
    806818       CALL cpu_log( log_point_s(86), 'NetCDF input forcing', 'stop' )
     
    14141426!--    lateral boundary grid points.
    14151427       w(nzt+1,:,:) = w(nzt,:,:)       
     1428!
     1429!--    Offline nesting for salsa
     1430       IF ( salsa )  CALL salsa_nesting_offl_bc
    14161431!
    14171432!--    In case of Rayleigh damping, where the profiles u_init, v_init
     
    19942009          ENDDO
    19952010       ENDIF
     2011!
     2012!--    Offline nesting for salsa
     2013       IF ( salsa )  CALL salsa_nesting_offl_init
    19962014!
    19972015!--    Before initial data input is initiated, check if dynamic input file is
  • palm/trunk/SOURCE/salsa_mod.f90

    r4268 r4270  
    2626! -----------------
    2727! $Id$
     28! - Implement offline nesting for salsa
     29! - Alphabetic ordering for module interfaces
     30! - Remove init_aerosol_type and init_gases_type from salsa_parin and define them
     31!   based on the initializing_actions
     32! - parameter definition removed from "season" and "season_z01" is added to parin
     33! - bugfix in application of index_hh after implementing the new
     34!   palm_date_time_mod
     35! - Reformat salsa emission data with LOD=2: size distribution given for each
     36!   emission category
     37!
     38! 4268 2019-10-17 11:29:38Z schwenkel
    2839! Moving module specific boundary conditions from time_integration to module
    2940!
     
    3142! Document previous changes: use global variables nx, ny and nz in salsa_header
    3243!
    33 ! 4255 2019-10-04 11:50:55Z monakurppa
     44! 4227 2019-09-10 18:04:34Z gronemeier
    3445! implement new palm_date_time_mod
    3546!
     
    241252                                                   !< 1 = H2SO4, 2 = HNO3, 3 = NH3, 4 = OCNV
    242253                                                   !< (non-volatile OC), 5 = OCSV (semi-volatile)
    243     INTEGER(iwp), PARAMETER ::  nmod = 7     !< number of modes for initialising the aerosol size
    244                                              !< distribution
     254    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  nmod = 7     !< number of modes for initialising the aerosol size distribution
    245255    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  nreg = 2     !< Number of main size subranges
    246256    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  maxspec = 7  !< Max. number of aerosol species
    247     INTEGER(iwp), PARAMETER ::  season = 1   !< For dry depostion by Zhang et al.: 1 = summer,
    248                                              !< 2 = autumn (no harvest yet), 3 = late autumn
    249                                              !< (already frost), 4 = winter, 5 = transitional spring
     257
    250258
    251259    REAL(wp), PARAMETER ::  fill_value = -9999.0_wp    !< value for the _FillValue attribute
     
    253261!-- Universal constants
    254262    REAL(wp), PARAMETER ::  abo    = 1.380662E-23_wp   !< Boltzmann constant (J/K)
    255     REAL(wp), PARAMETER ::  alv    = 2.260E+6_wp       !< latent heat for H2O
    256                                                        !< vaporisation (J/kg)
     263    REAL(wp), PARAMETER ::  alv    = 2.260E+6_wp       !< latent heat for H2O vaporisation (J/kg)
    257264    REAL(wp), PARAMETER ::  alv_d_rv  = 4896.96865_wp  !< alv / rv
    258     REAL(wp), PARAMETER ::  am_airmol = 4.8096E-26_wp  !< Average mass of one air
    259                                                        !< molecule (Jacobson,
    260                                                        !< 2005, Eq. 2.3)
     265    REAL(wp), PARAMETER ::  am_airmol = 4.8096E-26_wp  !< Average mass of an air molecule (Jacobson 2005, Eq.2.3)
    261266    REAL(wp), PARAMETER ::  api6   = 0.5235988_wp      !< pi / 6
    262267    REAL(wp), PARAMETER ::  argas  = 8.314409_wp       !< Gas constant (J/(mol K))
    263268    REAL(wp), PARAMETER ::  argas_d_cpd = 8.281283865E-3_wp  !< argas per cpd
    264269    REAL(wp), PARAMETER ::  avo    = 6.02214E+23_wp    !< Avogadro constant (1/mol)
    265     REAL(wp), PARAMETER ::  d_sa   = 5.539376964394570E-10_wp  !< diameter of condensing sulphuric
    266                                                                !< acid molecule (m)
     270    REAL(wp), PARAMETER ::  d_sa   = 5.539376964394570E-10_wp  !< diameter of condensing H2SO4 molecule (m)
    267271    REAL(wp), PARAMETER ::  for_ppm_to_nconc =  7.243016311E+16_wp !< ppm * avo / R (K/(Pa*m3))
    268     REAL(wp), PARAMETER ::  epsoc  = 0.15_wp          !< water uptake of organic
    269                                                       !< material
     272    REAL(wp), PARAMETER ::  epsoc  = 0.15_wp          !< water uptake of organic material
    270273    REAL(wp), PARAMETER ::  mclim  = 1.0E-23_wp       !< mass concentration min limit (kg/m3)
    271     REAL(wp), PARAMETER ::  n3     = 158.79_wp        !< Number of H2SO4 molecules in 3 nm cluster
    272                                                       !< if d_sa=5.54e-10m
     274    REAL(wp), PARAMETER ::  n3     = 158.79_wp        !< Number of H2SO4 molecules in 3 nm cluster if d_sa=5.54e-10m
    273275    REAL(wp), PARAMETER ::  nclim  = 1.0_wp           !< number concentration min limit (#/m3)
    274276    REAL(wp), PARAMETER ::  surfw0 = 0.073_wp         !< surface tension of water at 293 K (J/m2)
     
    377379    INTEGER(iwp) ::  depo_pcm_type_num = 0  !< index for the dry deposition type on the plant canopy
    378380    INTEGER(iwp) ::  depo_surf_par_num = 1  !< parametrisation type: 1=zhang2001, 2=petroff2010
    379     INTEGER(iwp) ::  dots_salsa = 0         !< starting index for salsa-timeseries
    380381    INTEGER(iwp) ::  end_subrange_1a = 1    !< last index for bin subrange 1a
    381382    INTEGER(iwp) ::  end_subrange_2a = 1    !< last index for bin subrange 2a
     
    392393    INTEGER(iwp) ::  init_aerosol_type = 0  !< Initial size distribution type
    393394                                            !< 0 = uniform (read from PARIN)
    394                                             !< 1 = read vertical profile of the mode number
    395                                             !<     concentration from an input file
     395                                            !< 1 = read vertical profiles from an input file
    396396    INTEGER(iwp) ::  init_gases_type = 0    !< Initial gas concentration type
    397397                                            !< 0 = uniform (read from PARIN)
    398                                             !< 1 = read vertical profile from an input file
     398                                            !< 1 = read vertical profiles from an input file
    399399    INTEGER(iwp) ::  lod_gas_emissions = 0  !< level of detail of the gaseous emission data
    400     INTEGER(iwp) ::  main_street_id = 0     !< lower bound of main street IDs (OpenStreetMaps) for parameterized mode
    401     INTEGER(iwp) ::  max_street_id = 0      !< upper bound of main street IDs (OpenStreetMaps) for parameterized mode
     400    INTEGER(iwp) ::  main_street_id = 0     !< lower bound of main street IDs for parameterized emission mode
     401    INTEGER(iwp) ::  max_street_id = 0      !< upper bound of main street IDs for parameterized emission mode
    402402    INTEGER(iwp) ::  nbins_aerosol = 1      !< total number of size bins
    403403    INTEGER(iwp) ::  ncc   = 1              !< number of chemical components used
     
    422422                                            !<     + heteromolecular nucleation with H2SO4*ORG
    423423    INTEGER(iwp) ::  salsa_pr_count = 0     !< counter for salsa variable profiles
    424     INTEGER(iwp) ::  side_street_id = 0     !< lower bound of side street IDs (OpenStreetMaps) for parameterized mode
     424    INTEGER(iwp) ::  season_z01 = 1         !< For dry deposition by Zhang et al.: 1 = summer,
     425                                            !< 2 = autumn (no harvest yet), 3 = late autumn
     426                                            !< (already frost), 4 = winter, 5 = transitional spring
     427    INTEGER(iwp) ::  side_street_id = 0     !< lower bound of side street IDs for parameterized emission mode
    425428    INTEGER(iwp) ::  start_subrange_1a = 1  !< start index for bin subranges: subrange 1a
    426429    INTEGER(iwp) ::  start_subrange_2a = 1  !<                                subrange 2a
     
    448451    LOGICAL ::  feedback_to_palm        = .FALSE.  !< Allow feedback due to condensation of H2O
    449452    LOGICAL ::  nest_salsa              = .FALSE.  !< Apply nesting for salsa
     453    LOGICAL ::  nesting_offline_salsa   = .FALSE.  !< Apply offline nesting for salsa
    450454    LOGICAL ::  no_insoluble            = .FALSE.  !< Exclude insoluble chemical components
    451455    LOGICAL ::  read_restart_data_salsa = .FALSE.  !< Read restart data for salsa
    452     LOGICAL ::  salsa_gases_from_chem   = .FALSE.  !< Transfer the gaseous components to SALSA from
    453                                                    !< the chemistry model
    454     LOGICAL ::  van_der_waals_coagc     = .FALSE.  !< Enhancement of coagulation kernel by van der
    455                                                    !< Waals and viscous forces
     456    LOGICAL ::  salsa_gases_from_chem   = .FALSE.  !< Transfer the gaseous components to SALSA
     457    LOGICAL ::  van_der_waals_coagc     = .FALSE.  !< Include van der Waals and viscous forces in coagulation
    456458    LOGICAL ::  write_binary_salsa      = .FALSE.  !< read binary for salsa
    457459!
     
    491493    REAL(wp) ::  ocsv_init = nclim                   !< Init value for semi-volatile organic gases
    492494    REAL(wp) ::  rhlim = 1.20_wp                     !< RH limit in %/100. Prevents unrealistical RH
     495    REAL(wp) ::  time_utc_init                       !< time in seconds-of-day of origin_date_time
    493496    REAL(wp) ::  skip_time_do_salsa = 0.0_wp         !< Starting time of SALSA (s)
    494497!
     
    503506!
    504507!-- Initial mass fractions / chemical composition of the size distribution
    505     REAL(wp), DIMENSION(maxspec) ::  mass_fracs_a = & !< mass fractions between
    506              (/1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0/) !< aerosol species for A bins
    507     REAL(wp), DIMENSION(maxspec) ::  mass_fracs_b = & !< mass fractions between
    508              (/0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0/) !< aerosol species for B bins
    509     REAL(wp), DIMENSION(nreg+1) ::  reglim = & !< Min&max diameters of size subranges
     508    REAL(wp), DIMENSION(maxspec) ::  mass_fracs_a = &  !< mass fractions between
     509             (/1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0/)     !< aerosol species for A bins
     510    REAL(wp), DIMENSION(maxspec) ::  mass_fracs_b = &  !< mass fractions between
     511             (/0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0/)     !< aerosol species for B bins
     512    REAL(wp), DIMENSION(nreg+1) ::  reglim = &         !< Min&max diameters of size subranges
    510513                                 (/ 3.0E-9_wp, 5.0E-8_wp, 1.0E-5_wp/)
    511514!
     
    628631       REAL(wp) ::  fill  !< fill value
    629632
    630        REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE :: preproc_mass_fracs  !< mass fractions
    631 
    632        REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: def_mass_fracs  !< mass fractions per emis. category
    633 
    634        REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: def_data      !< surface emission values in PM
    635        REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: preproc_data  !< surface emission values per bin
     633       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: mass_fracs  !< mass fractions per emis. category
     634       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE :: num_fracs   !< number fractions per emis. category
     635
     636       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: def_data      !< surface emission in PM
     637       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE :: preproc_data  !< surface emission per category
    636638
    637639    END TYPE salsa_emission_value_type
     640!
     641!-- Offline nesting data type
     642    TYPE salsa_nest_offl_type
     643
     644       CHARACTER(LEN=16) ::  char_l = 'ls_forcing_left_'  !< leading substring at left boundary
     645       CHARACTER(LEN=17) ::  char_n = 'ls_forcing_north_' !< leading substring at north boundary
     646       CHARACTER(LEN=17) ::  char_r = 'ls_forcing_right_' !< leading substring at right boundary
     647       CHARACTER(LEN=17) ::  char_s = 'ls_forcing_south_' !< leading substring at south boundary
     648       CHARACTER(LEN=15) ::  char_t = 'ls_forcing_top_'   !< leading substring at top boundary
     649
     650       CHARACTER(LEN=5), DIMENSION(1:ngases_salsa) ::  gas_name = (/'h2so4','hno3 ','nh3  ','ocnv ','ocsv '/)
     651
     652       CHARACTER(LEN=25),  DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  cc_name    !< chemical component name
     653       CHARACTER(LEN=100), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  var_names  !< list of variable names
     654
     655       INTEGER(iwp) ::  id_dynamic  !< NetCDF id of dynamic input file
     656       INTEGER(iwp) ::  ncc         !< number of aerosol chemical components
     657       INTEGER(iwp) ::  nt          !< number of time levels in dynamic input file
     658       INTEGER(iwp) ::  nzu         !< number of vertical levels on scalar grid in dynamic input file
     659       INTEGER(iwp) ::  tind        !< time index for reference time in mesoscale-offline nesting
     660       INTEGER(iwp) ::  tind_p      !< time index for following time in mesoscale-offline nesting
     661
     662       INTEGER(iwp), DIMENSION(maxspec) ::  cc_in2mod = 0  !< to transfer chemical composition from input to model
     663
     664       LOGICAL ::  init  = .FALSE. !< flag indicating the initialisation of offline nesting
     665
     666       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  dmid      !< vertical profile of aerosol bin diameters
     667       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  time      !< time in dynamic input file
     668       REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  zu_atmos  !< zu in dynamic input file
     669
     670       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  gconc_left   !< gas conc. at left boundary
     671       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  gconc_north  !< gas conc. at north boundary
     672       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  gconc_right  !< gas conc. at right boundary
     673       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  gconc_south  !< gas conc. at south boundary
     674       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  gconc_top    !< gas conc.at top boundary
     675       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  mconc_left   !< aerosol mass conc. at left boundary
     676       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  mconc_north  !< aerosol mass conc. at north boundary
     677       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  mconc_right  !< aerosol mass conc. at right boundary
     678       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  mconc_south  !< aerosol mass conc. at south boundary
     679       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  mconc_top    !< aerosol mass conc. at top boundary
     680       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  nconc_left   !< aerosol number conc. at left boundary
     681       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  nconc_north  !< aerosol number conc. at north boundary
     682       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  nconc_right  !< aerosol number conc. at right boundary
     683       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  nconc_south  !< aerosol number conc. at south boundary
     684       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  nconc_top    !< aerosol number conc. at top boundary
     685
     686    END TYPE salsa_nest_offl_type
    638687!
    639688!-- Prognostic variable: Aerosol size bin information (number (#/m3) and mass (kg/m3) concentration)
     
    728777                                    !< component name: 1:SO4, 2:OC, 3:BC, 4:DU, 5:SS, 6:NO, 7:NH, 8:H2O
    729778!
     779!-- Offline nesting:
     780    TYPE(salsa_nest_offl_type) ::  salsa_nest_offl  !< data structure for offline nesting
     781!
    730782!-- Data output arrays:
    731783!
     
    808860    END INTERFACE salsa_define_netcdf_grid
    809861
    810     INTERFACE salsa_driver
    811        MODULE PROCEDURE salsa_driver
    812     END INTERFACE salsa_driver
    813 
    814862    INTERFACE salsa_emission_update
    815863       MODULE PROCEDURE salsa_emission_update
     
    831879       MODULE PROCEDURE salsa_init_arrays
    832880    END INTERFACE salsa_init_arrays
     881
     882    INTERFACE salsa_nesting_offl_bc
     883       MODULE PROCEDURE salsa_nesting_offl_bc
     884    END INTERFACE salsa_nesting_offl_bc
     885
     886    INTERFACE salsa_nesting_offl_init
     887       MODULE PROCEDURE salsa_nesting_offl_init
     888    END INTERFACE salsa_nesting_offl_init
     889
     890    INTERFACE salsa_nesting_offl_input
     891       MODULE PROCEDURE salsa_nesting_offl_input
     892    END INTERFACE salsa_nesting_offl_input
    833893
    834894    INTERFACE salsa_non_advective_processes
     
    873933!
    874934!-- Public functions:
    875     PUBLIC salsa_boundary_conds, salsa_check_data_output, salsa_check_parameters, salsa_boundary_conditions, &
    876            salsa_3d_data_averaging, salsa_data_output_2d, salsa_data_output_3d,                    &
    877            salsa_data_output_mask, salsa_define_netcdf_grid, salsa_diagnostics, salsa_driver,      &
    878            salsa_emission_update, salsa_header, salsa_init, salsa_init_arrays, salsa_parin,        &
    879            salsa_rrd_local, salsa_swap_timelevel, salsa_prognostic_equations, salsa_wrd_local,     &
    880            salsa_actions, salsa_non_advective_processes, salsa_exchange_horiz_bounds,              &
    881            salsa_check_data_output_pr, salsa_statistics
     935    PUBLIC salsa_3d_data_averaging,       &
     936           salsa_actions,                 &
     937           salsa_boundary_conds,          &
     938           salsa_boundary_conditions,     &
     939           salsa_check_data_output,       &
     940           salsa_check_data_output_pr,    &
     941           salsa_check_parameters,        &
     942           salsa_data_output_2d,          &
     943           salsa_data_output_3d,          &
     944           salsa_data_output_mask,        &
     945           salsa_define_netcdf_grid,      &
     946           salsa_diagnostics,             &
     947           salsa_emission_update,         &
     948           salsa_exchange_horiz_bounds,   &
     949           salsa_header,                  &
     950           salsa_init,                    &
     951           salsa_init_arrays,             &
     952           salsa_nesting_offl_bc,         &
     953           salsa_nesting_offl_init,       &
     954           salsa_nesting_offl_input,      &
     955           salsa_non_advective_processes, &
     956           salsa_parin,                   &
     957           salsa_prognostic_equations,    &
     958           salsa_rrd_local,               &
     959           salsa_statistics,              &
     960           salsa_swap_timelevel,          &
     961           salsa_wrd_local
     962
    882963!
    883964!-- Public parameters, constants and initial values
    884     PUBLIC bc_am_t_val, bc_an_t_val, bc_gt_t_val, dots_salsa, dt_salsa,                            &
    885            ibc_salsa_b, last_salsa_time, lsdepo, nest_salsa, salsa, salsa_gases_from_chem,         &
     965    PUBLIC bc_am_t_val,           &
     966           bc_an_t_val,           &
     967           bc_gt_t_val,           &
     968           ibc_salsa_b,           &
     969           init_aerosol_type,     &
     970           init_gases_type,       &
     971           nest_salsa,            &
     972           nesting_offline_salsa, &
     973           salsa_gases_from_chem, &
    886974           skip_time_do_salsa
    887975!
    888 !-- Public prognostic variables
    889     PUBLIC aerosol_mass, aerosol_number, gconc_2, mconc_2, nbins_aerosol, ncc, ncomponents_mass,   &
    890            nclim, nconc_2, ngases_salsa, prtcl, ra_dry, salsa_gas, sedim_vd
     976!-- Public variables
     977    PUBLIC aerosol_mass,     &
     978           aerosol_number,   &
     979           gconc_2,          &
     980           mconc_2,          &
     981           nbins_aerosol,    &
     982           ncomponents_mass, &
     983           nconc_2,          &
     984           ngases_salsa,     &
     985           salsa_gas,        &
     986           salsa_nest_offl
    891987
    892988
     
    9301026                                     h2so4_init,                               &
    9311027                                     hno3_init,                                &
    932                                      init_gases_type,                          &
    933                                      init_aerosol_type,                        &
    9341028                                     listspec,                                 &
    9351029                                     main_street_id,                           &
     
    9401034                                     nbin,                                     &
    9411035                                     nest_salsa,                               &
     1036                                     nesting_offline_salsa,                    &
    9421037                                     nf2a,                                     &
    9431038                                     nh3_init,                                 &
     
    9581053                                     salsa,                                    &
    9591054                                     salsa_emission_mode,                      &
     1055                                     season_z01,                               &
    9601056                                     sigmag,                                   &
    9611057                                     side_street_id,                           &
     
    10021098
    10031099    USE control_parameters,                                                                        &
    1004         ONLY:  humidity
     1100        ONLY:  humidity, initializing_actions
    10051101
    10061102    IMPLICIT NONE
    10071103
    10081104!
    1009 !-- Checks go here (cf. check_parameters.f90).
     1105!-- Check that humidity is switched on
    10101106    IF ( salsa  .AND.  .NOT.  humidity )  THEN
    10111107       WRITE( message_string, * ) 'salsa = ', salsa, ' is not allowed with humidity = ', humidity
    10121108       CALL message( 'salsa_check_parameters', 'PA0594', 1, 2, 0, 6, 0 )
    10131109    ENDIF
    1014 
     1110!
     1111!-- Set bottom boundary condition flag
    10151112    IF ( bc_salsa_b == 'dirichlet' )  THEN
    10161113       ibc_salsa_b = 0
     
    10211118       CALL message( 'salsa_check_parameters', 'PA0595', 1, 2, 0, 6, 0 )
    10221119    ENDIF
    1023 
     1120!
     1121!-- Set top boundary conditions flag
    10241122    IF ( bc_salsa_t == 'dirichlet' )  THEN
    10251123       ibc_salsa_t = 0
     
    10321130       CALL message( 'salsa_check_parameters', 'PA0596', 1, 2, 0, 6, 0 )
    10331131    ENDIF
    1034 
     1132!
     1133!-- If nest_salsa = .F., set top boundary to dirichlet
     1134    IF ( .NOT. nest_salsa  .AND.  ibc_salsa_t == 2  )  THEN
     1135       ibc_salsa_t = 0
     1136       bc_salsa_t = 'dirichlet'
     1137    ENDIF
     1138!
     1139!-- Check J3 parametrisation
    10351140    IF ( nj3 < 1  .OR.  nj3 > 3 )  THEN
    10361141       message_string = 'unknown nj3 (must be 1-3)'
    10371142       CALL message( 'salsa_check_parameters', 'PA0597', 1, 2, 0, 6, 0 )
    10381143    ENDIF
    1039 
     1144!
     1145!-- Check bottom boundary condition in case of surface emissions
    10401146    IF ( salsa_emission_mode /= 'no_emission'  .AND.  ibc_salsa_b  == 0 ) THEN
    10411147       message_string = 'salsa_emission_mode /= "no_emission" requires bc_salsa_b = "Neumann"'
    10421148       CALL message( 'salsa_check_parameters','PA0598', 1, 2, 0, 6, 0 )
    10431149    ENDIF
    1044 
     1150!
     1151!-- Check whether emissions are applied
    10451152    IF ( salsa_emission_mode /= 'no_emission' )  include_emission = .TRUE.
     1153!
     1154!-- Set the initialisation type: background concentration are read from PIDS_DYNAMIC if
     1155!-- initializing_actions = 'inifor set_constant_profiles'
     1156    IF ( INDEX( initializing_actions, 'inifor' ) /= 0 )  THEN
     1157       init_aerosol_type = 1
     1158       init_gases_type = 1
     1159    ENDIF
    10461160
    10471161 END SUBROUTINE salsa_check_parameters
     
    37513865       alpha   = alpha_z01(depo_pcm_type_num)
    37523866       gamma   = gamma_z01(depo_pcm_type_num)
    3753        par_a   = A_z01(depo_pcm_type_num, season) * 1.0E-3_wp
     3867       par_a   = A_z01(depo_pcm_type_num, season_z01) * 1.0E-3_wp
    37543868!
    37553869!--    Deposition efficiencies from Table 1. Constants from Table 2.
     
    39924106    alpha   = alpha_z01(luc_urban)
    39934107    gamma   = gamma_z01(luc_urban)
    3994     par_a   = A_z01(luc_urban, season) * 1.0E-3_wp
     4108    par_a   = A_z01(luc_urban, season_z01) * 1.0E-3_wp
    39954109
    39964110    par_l            = l_p10(luc_urban) * 0.01_wp
     
    40144128             alpha = alpha_z01( match_array%match_lupg(m) )
    40154129             gamma = gamma_z01( match_array%match_lupg(m) )
    4016              par_a = A_z01( match_array%match_lupg(m), season ) * 1.0E-3_wp
     4130             par_a = A_z01( match_array%match_lupg(m), season_z01 ) * 1.0E-3_wp
    40174131
    40184132             beta_im          = beta_im_p10( match_array%match_lupg(m) )
     
    40454159             alpha = alpha_z01( match_array%match_luvw(m) )
    40464160             gamma = gamma_z01( match_array%match_luvw(m) )
    4047              par_a = A_z01( match_array%match_luvw(m), season ) * 1.0E-3_wp
     4161             par_a = A_z01( match_array%match_luvw(m), season_z01 ) * 1.0E-3_wp
    40484162
    40494163             beta_im          = beta_im_p10( match_array%match_luvw(m) )
     
    40764190             alpha = alpha_z01( match_array%match_luww(m) )
    40774191             gamma = gamma_z01( match_array%match_luww(m) )
    4078              par_a = A_z01( match_array%match_luww(m), season ) * 1.0E-3_wp
     4192             par_a = A_z01( match_array%match_luww(m), season_z01 ) * 1.0E-3_wp
    40794193
    40804194             beta_im          = beta_im_p10( match_array%match_luww(m) )
     
    82158329 SUBROUTINE salsa_boundary_conds_decycle ( sq, sq_init )
    82168330
     8331    USE control_parameters,                                                                        &
     8332        ONLY:  nesting_offline
     8333
    82178334    IMPLICIT NONE
    82188335
     
    82328349
    82338350    flag = 0.0_wp
     8351!
     8352!-- Skip input if forcing from larger-scale models is applied.
     8353    IF ( nesting_offline  .AND.  nesting_offline_salsa )  RETURN
    82348354!
    82358355!-- Left and right boundaries
     
    84038523 SUBROUTINE salsa_emission_update
    84048524
     8525    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
     8526        ONLY:  get_date_time
     8527
    84058528    IMPLICIT NONE
    84068529
     
    84088531
    84098532       IF ( time_since_reference_point >= skip_time_do_salsa  )  THEN
    8410 
    8411           IF ( next_aero_emission_update <= time_since_reference_point )  THEN
     8533!
     8534!--       Get time_utc_init from origin_date_time
     8535          CALL get_date_time( 0.0_wp, second_of_day = time_utc_init )
     8536
     8537          IF ( next_aero_emission_update <=                                                        &
     8538               MAX( time_since_reference_point, 0.0_wp ) + time_utc_init )  THEN
    84128539             CALL salsa_emission_setup( .FALSE. )
    84138540          ENDIF
    84148541
    8415           IF ( next_gas_emission_update <= time_since_reference_point )  THEN
     8542          IF ( next_gas_emission_update <=                                                         &
     8543               MAX( time_since_reference_point, 0.0_wp ) + time_utc_init )  THEN
    84168544             IF ( salsa_emission_mode == 'read_from_file'  .AND.  .NOT. salsa_gases_from_chem )    &
    84178545             THEN
     
    84748602    LOGICAL, INTENT(in) ::  init  !< if .TRUE. --> initialisation call
    84758603
    8476     REAL(wp) ::  second_of_day    !< second of the day
     8604    REAL(wp) ::  second_of_day  !< second of the day
     8605
     8606    REAL(wp), DIMENSION(24) ::  par_emis_time_factor =  & !< time factors for the parameterized mode
     8607                                                      (/ 0.009, 0.004, 0.004, 0.009, 0.029, 0.039, &
     8608                                                         0.056, 0.053, 0.051, 0.051, 0.052, 0.055, &
     8609                                                         0.059, 0.061, 0.064, 0.067, 0.069, 0.069, &
     8610                                                         0.049, 0.039, 0.039, 0.029, 0.024, 0.019 /)
    84778611
    84788612    REAL(wp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nsect_emission  !< sectional number emission
     
    85018635                ENDDO
    85028636             ELSE
     8637!
     8638!--             Get a time factor for the specific hour
     8639                IF ( .NOT.  ALLOCATED( aero_emission_att%time_factor ) )                           &
     8640                   ALLOCATE( aero_emission_att%time_factor(1) )
     8641                CALL get_date_time( MAX( time_since_reference_point, 0.0_wp ), hour=hour_of_day )
     8642                index_hh = hour_of_day
     8643                aero_emission_att%time_factor(1) = par_emis_time_factor(index_hh+1)
     8644
    85038645                IF ( street_type_f%from_file )  THEN
    85048646                   DO  i = nxl, nxr
     
    85068648                         IF ( street_type_f%var(j,i) >= main_street_id  .AND.                      &
    85078649                              street_type_f%var(j,i) < max_street_id )  THEN
    8508                             source_array(j,i,:) = nsect_emission(:) * emiss_factor_main
     8650                            source_array(j,i,:) = nsect_emission(:) * emiss_factor_main *          &
     8651                                                  aero_emission_att%time_factor(1)
    85098652                         ELSEIF ( street_type_f%var(j,i) >= side_street_id  .AND.                  &
    85108653                                  street_type_f%var(j,i) < main_street_id )  THEN
    8511                             source_array(j,i,:) = nsect_emission(:) * emiss_factor_side
     8654                            source_array(j,i,:) = nsect_emission(:) * emiss_factor_side *          &
     8655                                                  aero_emission_att%time_factor(1)
    85128656                         ENDIF
    85138657                      ENDDO
     
    85878731!
    85888732!--          Read the index and name of chemical components
    8589              CALL get_dimension_length( id_salsa, aero_emission_att%ncc,         &
    8590                                                           'composition_index' )
     8733             CALL get_dimension_length( id_salsa, aero_emission_att%ncc, 'composition_index' )
    85918734             ALLOCATE( aero_emission_att%cc_index(1:aero_emission_att%ncc) )
    85928735             CALL get_variable( id_salsa, 'composition_index', aero_emission_att%cc_index )
     
    86298772             ENDIF
    86308773!
     8774!--          Get number of emission categories
     8775             CALL get_dimension_length( id_salsa, aero_emission_att%ncat, 'ncat' )
     8776!
     8777!--          Get the chemical composition (i.e. mass fraction of different species) in aerosols
     8778             IF ( check_existence( aero_emission_att%var_names, 'emission_mass_fracs' ) )  THEN
     8779                ALLOCATE( aero_emission%mass_fracs(1:aero_emission_att%ncat,                       &
     8780                                                   1:aero_emission_att%ncc) )
     8781                CALL get_variable( id_salsa, 'emission_mass_fracs', aero_emission%mass_fracs,      &
     8782                                   0, aero_emission_att%ncc-1, 0, aero_emission_att%ncat-1 )
     8783             ELSE
     8784                message_string = 'Missing emission_mass_fracs in ' //  TRIM( input_file_salsa )
     8785                CALL message( 'salsa_emission_setup', 'PA0659', 1, 2, 0, 6, 0 )
     8786             ENDIF
     8787!
     8788!--          If the chemical component is not activated, set its mass fraction to 0 to avoid
     8789!--          inbalance between number and mass flux
     8790             cc_i2m = aero_emission_att%cc_in2mod
     8791             IF ( index_so4 < 0  .AND.  cc_i2m(1) > 0 )                                            &
     8792                aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(1)) = 0.0_wp
     8793             IF ( index_oc  < 0  .AND.  cc_i2m(2) > 0 )                                            &
     8794                aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(2)) = 0.0_wp
     8795             IF ( index_bc  < 0  .AND.  cc_i2m(3) > 0 )                                            &
     8796                aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(3)) = 0.0_wp
     8797             IF ( index_du  < 0  .AND.  cc_i2m(4) > 0 )                                            &
     8798                aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(4)) = 0.0_wp
     8799             IF ( index_ss  < 0  .AND.  cc_i2m(5) > 0 )                                            &
     8800                aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(5)) = 0.0_wp
     8801             IF ( index_no  < 0  .AND.  cc_i2m(6) > 0 )                                            &
     8802                aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(6)) = 0.0_wp
     8803             IF ( index_nh  < 0  .AND.  cc_i2m(7) > 0 )                                            &
     8804                aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(7)) = 0.0_wp
     8805!
     8806!--          Then normalise the mass fraction so that SUM = 1
     8807             DO  in = 1, aero_emission_att%ncat
     8808                aero_emission%mass_fracs(in,:) = aero_emission%mass_fracs(in,:) /                  &
     8809                                                 SUM( aero_emission%mass_fracs(in,:) )
     8810             ENDDO
     8811!
    86318812!--          Inquire the fill value
    86328813             CALL get_attribute( id_salsa, '_FillValue', aero_emission%fill, .FALSE.,              &
     
    86598840                ENDIF
    86608841!
    8661 !--             Get number of emission categories and allocate emission arrays
    8662                 CALL get_dimension_length( id_salsa, aero_emission_att%ncat, 'ncat' )
     8842!--             Allocate emission arrays
    86638843                ALLOCATE( aero_emission_att%cat_index(1:aero_emission_att%ncat),                   &
    86648844                          aero_emission_att%rho(1:aero_emission_att%ncat),                         &
     
    86978877!--             For each hour of year:
    86988878                IF ( check_existence( aero_emission_att%var_names, 'nhoursyear' ) )  THEN
    8699                    CALL get_dimension_length( id_salsa,                                            &
    8700                                               aero_emission_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
     8879                   CALL get_dimension_length( id_salsa, aero_emission_att%nhoursyear, 'nhoursyear' )
    87018880                   ALLOCATE( aero_emission_att%etf(1:aero_emission_att%ncat,                       &
    87028881                                                   1:aero_emission_att%nhoursyear) )
     
    87068885!--             Based on the month, day and hour:
    87078886                ELSEIF ( check_existence( aero_emission_att%var_names, 'nmonthdayhour' ) )  THEN
    8708                    CALL get_dimension_length( id_salsa,                                            &
    8709                                               aero_emission_att%nmonthdayhour,                     &
     8887                   CALL get_dimension_length( id_salsa, aero_emission_att%nmonthdayhour,           &
    87108888                                              'nmonthdayhour' )
    87118889                   ALLOCATE( aero_emission_att%etf(1:aero_emission_att%ncat,                       &
     
    87208898!
    87218899!--             Next emission update
    8722                 CALL get_date_time( 0.0_wp, second_of_day=second_of_day )
    8723                 next_aero_emission_update = MOD( second_of_day, seconds_per_hour ) - seconds_per_hour
    8724 !
    8725 !--             Get chemical composition (i.e. mass fraction of different species) in aerosols
    8726                 IF ( check_existence( aero_emission_att%var_names, 'emission_mass_fracs' ) )  THEN
    8727                    ALLOCATE( aero_emission%def_mass_fracs(1:aero_emission_att%ncat,                &
    8728                                                           1:aero_emission_att%ncc) )
    8729                    aero_emission%def_mass_fracs = 0.0_wp
    8730                    CALL get_variable( id_salsa, 'emission_mass_fracs', aero_emission%def_mass_fracs,&
    8731                                       0, aero_emission_att%ncc-1, 0, aero_emission_att%ncat-1 )
    8732                 ELSE
    8733                    message_string = 'Missing emission_mass_fracs in ' //  TRIM( input_file_salsa )
    8734                    CALL message( 'salsa_emission_setup', 'PA0659', 1, 2, 0, 6, 0 )
    8735                 ENDIF
    8736 !
    8737 !--             If the chemical component is not activated, set its mass fraction to 0 to avoid
    8738 !--             inbalance between number and mass flux
    8739                 cc_i2m = aero_emission_att%cc_in2mod
    8740                 IF ( index_so4 < 0  .AND.  cc_i2m(1) > 0 )                                         &
    8741                                                   aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(1)) = 0.0_wp
    8742                 IF ( index_oc  < 0  .AND.  cc_i2m(2) > 0 )                                         &
    8743                                                   aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(2)) = 0.0_wp
    8744                 IF ( index_bc  < 0  .AND.  cc_i2m(3) > 0 )                                         &
    8745                                                   aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(3)) = 0.0_wp
    8746                 IF ( index_du  < 0  .AND.  cc_i2m(4) > 0 )                                         &
    8747                                                   aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(4)) = 0.0_wp
    8748                 IF ( index_ss  < 0  .AND.  cc_i2m(5) > 0 )                                         &
    8749                                                   aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(5)) = 0.0_wp
    8750                 IF ( index_no  < 0  .AND.  cc_i2m(6) > 0 )                                         &
    8751                                                   aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(6)) = 0.0_wp
    8752                 IF ( index_nh  < 0  .AND.  cc_i2m(7) > 0 )                                         &
    8753                                                   aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(7)) = 0.0_wp
    8754 !
    8755 !--             Then normalise the mass fraction so that SUM = 1
    8756                 DO  in = 1, aero_emission_att%ncat
    8757                    aero_emission%def_mass_fracs(in,:) = aero_emission%def_mass_fracs(in,:) /       &
    8758                                                        SUM( aero_emission%def_mass_fracs(in,:) )
    8759                 ENDDO
     8900                CALL get_date_time( time_since_reference_point, second_of_day=second_of_day )
     8901                next_aero_emission_update = MOD( second_of_day, seconds_per_hour ) !- seconds_per_hour
    87608902!
    87618903!--             Calculate average mass density (kg/m3)
     
    87638905
    87648906                IF ( cc_i2m(1) /= 0 )  aero_emission_att%rho = aero_emission_att%rho +  arhoh2so4 *&
    8765                                                            aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(1))
     8907                                                               aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(1))
    87668908                IF ( cc_i2m(2) /= 0 )  aero_emission_att%rho = aero_emission_att%rho + arhooc *    &
    8767                                                            aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(2))
     8909                                                               aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(2))
    87688910                IF ( cc_i2m(3) /= 0 )  aero_emission_att%rho = aero_emission_att%rho + arhobc *    &
    8769                                                            aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(3))
     8911                                                               aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(3))
    87708912                IF ( cc_i2m(4) /= 0 )  aero_emission_att%rho = aero_emission_att%rho + arhodu *    &
    8771                                                            aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(4))
     8913                                                               aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(4))
    87728914                IF ( cc_i2m(5) /= 0 )  aero_emission_att%rho = aero_emission_att%rho + arhoss *    &
    8773                                                            aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(5))
     8915                                                               aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(5))
    87748916                IF ( cc_i2m(6) /= 0 )  aero_emission_att%rho = aero_emission_att%rho + arhohno3 *  &
    8775                                                            aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(6))
     8917                                                               aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(6))
    87768918                IF ( cc_i2m(7) /= 0 )  aero_emission_att%rho = aero_emission_att%rho + arhonh3 *   &
    8777                                                            aero_emission%def_mass_fracs(:,cc_i2m(7))
     8919                                                               aero_emission%mass_fracs(:,cc_i2m(7))
    87788920!
    87798921!--             Allocate and read surface emission data (in total PM)
     
    88098951                ALLOCATE( aero_emission_att%dmid(1:nbins_aerosol),                                 &
    88108952                          aero_emission_att%time(1:aero_emission_att%nt),                          &
    8811                           aero_emission%preproc_mass_fracs(1:aero_emission_att%ncc) )
     8953                          aero_emission%num_fracs(1:aero_emission_att%ncat,1:nbins_aerosol) )
    88128954!
    88138955!--             Read mean diameters
     
    88318973                ENDIF
    88328974!
    8833 !--             Read emission mass fractions
    8834                 IF ( check_existence( aero_emission_att%var_names, 'emission_mass_fracs' ) )  THEN
    8835                    CALL get_variable( id_salsa, 'emission_mass_fracs',                             &
    8836                                       aero_emission%preproc_mass_fracs )
     8975!--             Read emission number fractions per category
     8976                IF ( check_existence( aero_emission_att%var_names, 'emission_number_fracs' ) )  THEN
     8977                   CALL get_variable( id_salsa, 'emission_number_fracs', aero_emission%num_fracs,  &
     8978                                      0, nbins_aerosol-1, 0, aero_emission_att%ncat-1 )
    88378979                ELSE
    8838                    message_string = 'Missing emission_mass_fracs in ' //  TRIM( input_file_salsa )
     8980                   message_string = 'Missing emission_number_fracs in ' //  TRIM( input_file_salsa )
    88398981                   CALL message( 'salsa_emission_setup', 'PA0659', 1, 2, 0, 6, 0 )
    88408982                ENDIF
    8841 !
    8842 !--             If the chemical component is not activated, set its mass fraction to 0
    8843                 cc_i2m = aero_emission_att%cc_in2mod
    8844                 IF ( index_so4 < 0  .AND.  cc_i2m(1) /= 0 )                                        &
    8845                    aero_emission%preproc_mass_fracs(cc_i2m(1)) = 0.0_wp
    8846                 IF ( index_oc  < 0  .AND.  cc_i2m(2) /= 0 )                                        &
    8847                    aero_emission%preproc_mass_fracs(cc_i2m(2)) = 0.0_wp
    8848                 IF ( index_bc  < 0  .AND.  cc_i2m(3) /= 0 )                                        &
    8849                    aero_emission%preproc_mass_fracs(cc_i2m(3)) = 0.0_wp
    8850                 IF ( index_du  < 0  .AND.  cc_i2m(4) /= 0 )                                        &
    8851                    aero_emission%preproc_mass_fracs(cc_i2m(4)) = 0.0_wp
    8852                 IF ( index_ss  < 0  .AND.  cc_i2m(5) /= 0 )                                        &
    8853                    aero_emission%preproc_mass_fracs(cc_i2m(5)) = 0.0_wp
    8854                 IF ( index_no  < 0  .AND.  cc_i2m(6) /= 0 )                                        &
    8855                    aero_emission%preproc_mass_fracs(cc_i2m(6)) = 0.0_wp
    8856                 IF ( index_nh  < 0  .AND.  cc_i2m(7) /= 0 )                                        &
    8857                    aero_emission%preproc_mass_fracs(cc_i2m(7)) = 0.0_wp
    8858 !
    8859 !--             Then normalise the mass fraction so that SUM = 1
    8860                 aero_emission%preproc_mass_fracs = aero_emission%preproc_mass_fracs /              &
    8861                                                    SUM( aero_emission%preproc_mass_fracs )
    88628983
    88638984             ELSE
    88648985                message_string = 'Unknown lod for aerosol_emission_values.'
    88658986                CALL message( 'salsa_emission','PA0637', 1, 2, 0, 6, 0 )
    8866              ENDIF
     8987
     8988             ENDIF  ! lod
    88678989
    88688990          ENDIF  ! init
     
    88778999!
    88789000!--             Get the index of the current hour
    8879                 CALL get_date_time( time_since_reference_point, &
     9001                CALL get_date_time( MAX( 0.0_wp, time_since_reference_point ),                    &
    88809002                                    day_of_year=day_of_year, hour=hour_of_day )
    88819003                index_hh = ( day_of_year - 1_iwp ) * hours_per_day + hour_of_day
    8882                 aero_emission_att%time_factor = aero_emission_att%etf(:,index_hh)
     9004                aero_emission_att%time_factor = aero_emission_att%etf(:,index_hh+1)
    88839005
    88849006             ELSEIF ( aero_emission_att%nhoursyear < aero_emission_att%nmonthdayhour )  THEN
     
    88869008!--             Get the index of current hour (index_hh) (TODO: Now "workday" is always assumed.
    88879009!--             Needs to be calculated.)
    8888                 CALL get_date_time( time_since_reference_point, &
    8889                                     month=month_of_year,        &
    8890                                     day=day_of_month,           &
    8891                                     hour=hour_of_day,           &
    8892                                     day_of_week=day_of_week     )
     9010                CALL get_date_time( MAX( 0.0_wp, time_since_reference_point ), month=month_of_year,&
     9011                                    day=day_of_month, hour=hour_of_day, day_of_week=day_of_week )
    88939012                index_mm = month_of_year
    88949013                index_dd = months_per_year + day_of_week
     
    89079026                aero_emission_att%time_factor = aero_emission_att%etf(:,index_mm) *                &
    89089027                                                aero_emission_att%etf(:,index_dd) *                &
    8909                                                 aero_emission_att%etf(:,index_hh)
     9028                                                aero_emission_att%etf(:,index_hh+1)
    89109029             ENDIF
    89119030
     
    89399058                IF ( .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
    89409059                   CALL set_flux( surf_def_h(0), aero_emission_att%cc_in2mod,                      &
    8941                                   aero_emission%def_mass_fracs(in,:), source_array )
     9060                                  aero_emission%mass_fracs(in,:), source_array )
    89429061                ELSE
    89439062                   CALL set_flux( surf_usm_h, aero_emission_att%cc_in2mod,                         &
    8944                                   aero_emission%def_mass_fracs(in,:), source_array )
     9063                                  aero_emission%mass_fracs(in,:), source_array )
    89459064                   CALL set_flux( surf_lsm_h, aero_emission_att%cc_in2mod,                         &
    8946                                   aero_emission%def_mass_fracs(in,:), source_array )
     9065                                  aero_emission%mass_fracs(in,:), source_array )
    89479066                ENDIF
    89489067             ENDDO
     
    89579076          ELSEIF ( aero_emission_att%lod == 2 )  THEN
    89589077!
    8959 !--          Obtain time index for current input starting at 0.
    8960 !--          @todo: At the moment emission data and simulated time correspond to each other.
    8961              aero_emission_att%tind = MINLOC( ABS( aero_emission_att%time -                        &
    8962                                                    time_since_reference_point ), DIM = 1 ) - 1
     9078!--          Get time_utc_init from origin_date_time
     9079             CALL get_date_time( 0.0_wp, second_of_day = time_utc_init )
     9080!
     9081!--          Obtain time index for current point in time. Note, the time coordinate in the input
     9082!--          file is relative to time_utc_init.
     9083             aero_emission_att%tind = MINLOC( ABS( aero_emission_att%time - (                      &
     9084                                                   time_utc_init + MAX( time_since_reference_point,&
     9085                                                                        0.0_wp) ) ), DIM = 1 ) - 1
    89639086!
    89649087!--          Allocate the data input array always before reading in the data and deallocate after
    8965              ALLOCATE( aero_emission%preproc_data(nys:nyn,nxl:nxr,1:nbins_aerosol) )
     9088             ALLOCATE( aero_emission%preproc_data(nys:nyn,nxl:nxr,1:aero_emission_att%ncat),       &
     9089                       source_array(nys:nyn,nxl:nxr,1:nbins_aerosol) )
    89669090!
    89679091!--          Read in the next time step
    8968              CALL get_variable( id_salsa, 'aerosol_emission_values', aero_emission%preproc_data,&
    8969                                 aero_emission_att%tind, 0, nbins_aerosol-1, nxl, nxr, nys, nyn )
    8970 !
    8971 !--          Set surface fluxes of aerosol number and mass on horizontal surfaces. Set fluxes only
    8972 !--          for either default, land and urban surface.
    8973              IF ( .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
    8974                 CALL set_flux( surf_def_h(0), aero_emission_att%cc_in2mod,                         &
    8975                                aero_emission%preproc_mass_fracs, aero_emission%preproc_data )
    8976              ELSE
    8977                 CALL set_flux( surf_usm_h, aero_emission_att%cc_in2mod,                            &
    8978                                aero_emission%preproc_mass_fracs, aero_emission%preproc_data )
    8979                 CALL set_flux( surf_lsm_h, aero_emission_att%cc_in2mod,                            &
    8980                                aero_emission%preproc_mass_fracs, aero_emission%preproc_data )
    8981              ENDIF
     9092             CALL get_variable( id_salsa, 'aerosol_emission_values', aero_emission%preproc_data,   &
     9093                                aero_emission_att%tind, 0, aero_emission_att%ncat-1,               &
     9094                                nxl, nxr, nys, nyn )
     9095!
     9096!--          Calculate the sources per category and set surface fluxes
     9097             source_array = 0.0_wp
     9098             DO  in = 1, aero_emission_att%ncat
     9099                DO  ib = 1, nbins_aerosol
     9100                   source_array(:,:,ib) = aero_emission%preproc_data(:,:,in) *                     &
     9101                                          aero_emission%num_fracs(in,ib)
     9102                ENDDO
     9103!
     9104!--             Set fluxes only for either default, land and urban surface.
     9105                IF ( .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
     9106                   CALL set_flux( surf_def_h(0), aero_emission_att%cc_in2mod,                      &
     9107                                  aero_emission%mass_fracs(in,:), source_array )
     9108                ELSE
     9109                   CALL set_flux( surf_usm_h, aero_emission_att%cc_in2mod,                         &
     9110                                  aero_emission%mass_fracs(in,:), source_array )
     9111                   CALL set_flux( surf_lsm_h, aero_emission_att%cc_in2mod,                         &
     9112                                  aero_emission%mass_fracs(in,:), source_array )
     9113                ENDIF
     9114             ENDDO
    89829115!
    89839116!--          Determine the next emission update
    89849117             next_aero_emission_update = aero_emission_att%time(aero_emission_att%tind+2)
    89859118
    8986              DEALLOCATE( aero_emission%preproc_data )
     9119             DEALLOCATE( aero_emission%preproc_data, source_array )
    89879120
    89889121          ENDIF
     
    93479480!--       Next emission update
    93489481          CALL get_date_time( time_since_reference_point, second_of_day=second_of_day )
    9349           next_gas_emission_update = MOD( second_of_day, seconds_per_hour ) - seconds_per_hour
     9482          next_gas_emission_update = MOD( second_of_day, seconds_per_hour ) !- seconds_per_hour
    93509483!
    93519484!--       Allocate and read surface emission data (in total PM) (NOTE that "preprocessed" input data
     
    93959528                              day_of_year=day_of_year, hour=hour_of_day )
    93969529          index_hh = ( day_of_year - 1_iwp ) * hours_per_day + hour_of_day
    9397           time_factor = chem_emission_att%hourly_emis_time_factor(:,index_hh)
     9530          IF ( .NOT. ALLOCATED( time_factor ) )  ALLOCATE( time_factor(1:chem_emission_att%ncat) )
     9531          time_factor = 0.0_wp
     9532          time_factor = chem_emission_att%hourly_emis_time_factor(:,index_hh+1)
    93989533
    93999534       ELSEIF ( chem_emission_att%nhoursyear < chem_emission_att%nmonthdayhour )  THEN
     
    94089543          index_mm = month_of_year
    94099544          index_dd = months_per_year + day_of_week
    9410           SELECT CASE(TRIM(daytype))
     9545          SELECT CASE( TRIM( daytype ) )
    94119546
    94129547             CASE ("workday")
     
    94229557          time_factor = chem_emission_att%mdh_emis_time_factor(:,index_mm) *                       &
    94239558                        chem_emission_att%mdh_emis_time_factor(:,index_dd) *                       &
    9424                         chem_emission_att%mdh_emis_time_factor(:,index_hh)
     9559                        chem_emission_att%mdh_emis_time_factor(:,index_hh+1)
    94259560       ENDIF
    94269561!
     
    94359570!--       Set surface fluxes only for either default, land or urban surface
    94369571          IF ( .NOT. land_surface  .AND.  .NOT. urban_surface )  THEN
    9437              CALL set_gas_flux( surf_def_h(0), emission_index_chem, chem_emission_att%units,       &
    9438                                 dum_var_3d(:,:,in), time_factor(in) )
     9572             CALL set_gas_flux( surf_def_h(0), emission_index_chem, chem_emission_att%units,    &
     9573                                dum_var_3d, time_factor(in) )
    94399574          ELSE
    9440              CALL set_gas_flux( surf_usm_h, emission_index_chem, chem_emission_att%units,          &
    9441                                 dum_var_3d(:,:,in), time_factor(in) )
    9442              CALL set_gas_flux( surf_lsm_h, emission_index_chem, chem_emission_att%units,          &
    9443                                 dum_var_3d(:,:,in), time_factor(in) )
     9575             CALL set_gas_flux( surf_usm_h, emission_index_chem, chem_emission_att%units,       &
     9576                                dum_var_3d, time_factor(in) )
     9577             CALL set_gas_flux( surf_lsm_h, emission_index_chem, chem_emission_att%units,       &
     9578                                dum_var_3d, time_factor(in) )
    94449579          ENDIF
    94459580       ENDDO
     
    94519586    ELSEIF ( lod_gas_emissions == 2 )  THEN
    94529587!
    9453 !--    Obtain time index for current input starting at 0.
    9454 !--    @todo: At the moment emission data and simulated time correspond to each other.
    9455        chem_emission_att%i_hour = MINLOC( ABS( gas_emission_time - time_since_reference_point ),   &
    9456                                           DIM = 1 ) - 1
     9588!--    Get time_utc_init from origin_date_time
     9589       CALL get_date_time( 0.0_wp, second_of_day = time_utc_init )
     9590!
     9591!--    Obtain time index for current point in time. Note, the time coordinate in the input file is
     9592!--    relative to time_utc_init.
     9593       chem_emission_att%i_hour = MINLOC( ABS( gas_emission_time - ( time_utc_init +               &
     9594                                         MAX( time_since_reference_point, 0.0_wp) ) ), DIM = 1 ) - 1
    94579595!
    94589596!--    Allocate the data input array always before reading in the data and deallocate after (NOTE
     
    95279665       REAL(wp), DIMENSION(ngases_salsa) ::  conv     !< unit conversion factor
    95289666
    9529        REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr,chem_emission_att%n_emiss_species), INTENT(in) ::  source_array  !<
     9667       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr,1:chem_emission_att%n_emiss_species), INTENT(in) ::  source_array  !<
    95309668
    95319669       TYPE(surf_type), INTENT(inout) :: surface  !< respective surface type
     
    1196712105 END FUNCTION
    1196812106
     12107!------------------------------------------------------------------------------!
     12108! Description:
     12109! ------------
     12110!> Set the lateral and top boundary conditions in case the PALM domain is
     12111!> nested offline in a mesoscale model. Further, average boundary data and
     12112!> determine mean profiles, further used for correct damping in the sponge
     12113!> layer.
     12114!------------------------------------------------------------------------------!
     12115 SUBROUTINE salsa_nesting_offl_bc
     12116
     12117    USE control_parameters,                                                                        &
     12118        ONLY:  bc_dirichlet_l, bc_dirichlet_n, bc_dirichlet_r, bc_dirichlet_s, dt_3d,              &
     12119               time_since_reference_point
     12120
     12121    USE indices,                                                                                   &
     12122        ONLY:  nbgp, nxl, nxr, nyn, nys, nzb, nzt
     12123
     12124    IMPLICIT NONE
     12125
     12126    INTEGER(iwp) ::  i    !< running index x-direction
     12127    INTEGER(iwp) ::  ib   !< running index for aerosol number bins
     12128    INTEGER(iwp) ::  ic   !< running index for aerosol mass bins
     12129    INTEGER(iwp) ::  icc  !< running index for aerosol mass bins
     12130    INTEGER(iwp) ::  ig   !< running index for gaseous species
     12131    INTEGER(iwp) ::  j    !< running index y-direction
     12132    INTEGER(iwp) ::  k    !< running index z-direction
     12133
     12134    REAL(wp) ::  fac_dt  !< interpolation factor
     12135
     12136    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ref_mconc    !< reference profile for aerosol mass
     12137    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ref_mconc_l  !< reference profile for aerosol mass: subdomain
     12138    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ref_nconc    !< reference profile for aerosol number
     12139    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ref_nconc_l  !< reference profile for aerosol_number: subdomain
     12140    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ref_gconc    !< reference profile for gases
     12141    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE ::  ref_gconc_l  !< reference profile for gases: subdomain
     12142
     12143!
     12144!-- Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
     12145    IF ( .NOT. nesting_offline_salsa )  RETURN
     12146!
     12147!-- Allocate temporary arrays to compute salsa mean profiles
     12148    ALLOCATE( ref_gconc(nzb:nzt+1,1:ngases_salsa), ref_gconc_l(nzb:nzt+1,1:ngases_salsa),          &
     12149              ref_mconc(nzb:nzt+1,1:nbins_aerosol*ncomponents_mass),                               &
     12150              ref_mconc_l(nzb:nzt+1,1:nbins_aerosol*ncomponents_mass),                             &
     12151              ref_nconc(nzb:nzt+1,1:nbins_aerosol), ref_nconc_l(nzb:nzt+1,1:nbins_aerosol) )
     12152    ref_gconc   = 0.0_wp
     12153    ref_gconc_l = 0.0_wp
     12154    ref_mconc   = 0.0_wp
     12155    ref_mconc_l = 0.0_wp
     12156    ref_nconc   = 0.0_wp
     12157    ref_nconc_l = 0.0_wp
     12158
     12159!
     12160!-- Determine interpolation factor and limit it to 1. This is because t+dt can slightly exceed
     12161!-- time(tind_p) before boundary data is updated again.
     12162    fac_dt = ( time_since_reference_point - salsa_nest_offl%time(salsa_nest_offl%tind)  + dt_3d )  &
     12163             / ( salsa_nest_offl%time(salsa_nest_offl%tind_p) -                                    &
     12164                 salsa_nest_offl%time(salsa_nest_offl%tind) )
     12165    fac_dt = MIN( 1.0_wp, fac_dt )
     12166
     12167    IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
     12168       DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12169          DO  j = nys, nyn
     12170             DO  k = nzb+1, nzt
     12171                aerosol_number(ib)%conc(k,j,-1) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                            &
     12172                                                  salsa_nest_offl%nconc_left(0,k,j,ib) + fac_dt *  &
     12173                                                  salsa_nest_offl%nconc_left(1,k,j,ib)
     12174             ENDDO
     12175             ref_nconc_l(nzb+1:nzt,ib) = ref_nconc_l(nzb+1:nzt,ib) +                               &
     12176                                         aerosol_number(ib)%conc(nzb+1:nzt,j,-1)
     12177          ENDDO
     12178          DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12179             icc = ( ic-1 ) * nbins_aerosol + ib
     12180             DO  j = nys, nyn
     12181                DO  k = nzb+1, nzt
     12182                   aerosol_mass(icc)%conc(k,j,-1) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                          &
     12183                                                    salsa_nest_offl%mconc_left(0,k,j,icc) + fac_dt &
     12184                                                    * salsa_nest_offl%mconc_left(1,k,j,icc)
     12185                ENDDO
     12186                ref_mconc_l(nzb+1:nzt,icc) = ref_mconc_l(nzb+1:nzt,icc) +                          &
     12187                                             aerosol_mass(icc)%conc(nzb+1:nzt,j,-1)
     12188             ENDDO
     12189          ENDDO
     12190       ENDDO
     12191       IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12192          DO  ig = 1, ngases_salsa
     12193             DO  j = nys, nyn
     12194                DO  k = nzb+1, nzt
     12195                   salsa_gas(ig)%conc(k,j,-1) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                              &
     12196                                                salsa_nest_offl%gconc_left(0,k,j,ig) + fac_dt *    &
     12197                                                salsa_nest_offl%gconc_left(1,k,j,ig)
     12198                ENDDO
     12199                ref_gconc_l(nzb+1:nzt,ig) = ref_gconc_l(nzb+1:nzt,ig) +                            &
     12200                                            salsa_gas(ig)%conc(nzb+1:nzt,j,-1)
     12201             ENDDO
     12202          ENDDO
     12203       ENDIF
     12204    ENDIF
     12205
     12206    IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
     12207       DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12208          DO  j = nys, nyn
     12209             DO  k = nzb+1, nzt
     12210                aerosol_number(ib)%conc(k,j,nxr+1) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                         &
     12211                                                  salsa_nest_offl%nconc_right(0,k,j,ib) + fac_dt * &
     12212                                                  salsa_nest_offl%nconc_right(1,k,j,ib)
     12213             ENDDO
     12214             ref_nconc_l(nzb+1:nzt,ib) = ref_nconc_l(nzb+1:nzt,ib) +                               &
     12215                                         aerosol_number(ib)%conc(nzb+1:nzt,j,nxr+1)
     12216          ENDDO
     12217          DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12218             icc = ( ic-1 ) * nbins_aerosol + ib
     12219             DO  j = nys, nyn
     12220                DO  k = nzb+1, nzt
     12221                   aerosol_mass(icc)%conc(k,j,nxr+1) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                       &
     12222                                                    salsa_nest_offl%mconc_right(0,k,j,icc) + fac_dt&
     12223                                                    * salsa_nest_offl%mconc_right(1,k,j,icc)
     12224                ENDDO
     12225                ref_mconc_l(nzb+1:nzt,icc) = ref_mconc_l(nzb+1:nzt,icc) +                          &
     12226                                             aerosol_mass(icc)%conc(nzb+1:nzt,j,nxr+1)
     12227             ENDDO
     12228          ENDDO
     12229       ENDDO
     12230       IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12231          DO  ig = 1, ngases_salsa
     12232             DO  j = nys, nyn
     12233                DO  k = nzb+1, nzt
     12234                   salsa_gas(ig)%conc(k,j,nxr+1) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                           &
     12235                                                   salsa_nest_offl%gconc_right(0,k,j,ig) + fac_dt *&
     12236                                                   salsa_nest_offl%gconc_right(1,k,j,ig)
     12237                ENDDO
     12238                ref_gconc_l(nzb+1:nzt,ig) = ref_gconc_l(nzb+1:nzt,ig) +                            &
     12239                                            salsa_gas(ig)%conc(nzb+1:nzt,j,nxr+1)
     12240             ENDDO
     12241          ENDDO
     12242       ENDIF
     12243    ENDIF
     12244
     12245    IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
     12246       DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12247          DO  i = nxl, nxr
     12248             DO  k = nzb+1, nzt
     12249                aerosol_number(ib)%conc(k,nyn+1,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                         &
     12250                                                  salsa_nest_offl%nconc_north(0,k,i,ib) + fac_dt * &
     12251                                                  salsa_nest_offl%nconc_north(1,k,i,ib)
     12252             ENDDO
     12253             ref_nconc_l(nzb+1:nzt,ib) = ref_nconc_l(nzb+1:nzt,ib) +                               &
     12254                                         aerosol_number(ib)%conc(nzb+1:nzt,nyn+1,i)
     12255          ENDDO
     12256          DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12257             icc = ( ic-1 ) * nbins_aerosol + ib
     12258             DO  i = nxl, nxr
     12259                DO  k = nzb+1, nzt
     12260                   aerosol_mass(icc)%conc(k,nyn+1,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                       &
     12261                                                    salsa_nest_offl%mconc_north(0,k,i,icc) + fac_dt&
     12262                                                    * salsa_nest_offl%mconc_north(1,k,i,icc)
     12263                ENDDO
     12264                ref_mconc_l(nzb+1:nzt,icc) = ref_mconc_l(nzb+1:nzt,icc) +                          &
     12265                                             aerosol_mass(icc)%conc(nzb+1:nzt,nyn+1,i)
     12266             ENDDO
     12267          ENDDO
     12268       ENDDO
     12269       IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12270          DO  ig = 1, ngases_salsa
     12271             DO  i = nxl, nxr
     12272                DO  k = nzb+1, nzt
     12273                   salsa_gas(ig)%conc(k,nyn+1,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                           &
     12274                                                   salsa_nest_offl%gconc_north(0,k,i,ig) + fac_dt *&
     12275                                                   salsa_nest_offl%gconc_north(1,k,i,ig)
     12276                ENDDO
     12277                ref_gconc_l(nzb+1:nzt,ig) = ref_gconc_l(nzb+1:nzt,ig) +                            &
     12278                                            salsa_gas(ig)%conc(nzb+1:nzt,nyn+1,i)
     12279             ENDDO
     12280          ENDDO
     12281       ENDIF
     12282    ENDIF
     12283
     12284    IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
     12285       DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12286          DO  i = nxl, nxr
     12287             DO  k = nzb+1, nzt
     12288                aerosol_number(ib)%conc(k,-1,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                            &
     12289                                                  salsa_nest_offl%nconc_south(0,k,i,ib) + fac_dt * &
     12290                                                  salsa_nest_offl%nconc_south(1,k,i,ib)
     12291             ENDDO
     12292             ref_nconc_l(nzb+1:nzt,ib) = ref_nconc_l(nzb+1:nzt,ib) +                               &
     12293                                         aerosol_number(ib)%conc(nzb+1:nzt,-1,i)
     12294          ENDDO
     12295          DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12296             icc = ( ic-1 ) * nbins_aerosol + ib
     12297             DO  i = nxl, nxr
     12298                DO  k = nzb+1, nzt
     12299                   aerosol_mass(icc)%conc(k,-1,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                          &
     12300                                                    salsa_nest_offl%mconc_south(0,k,i,icc) + fac_dt&
     12301                                                    * salsa_nest_offl%mconc_south(1,k,i,icc)
     12302                ENDDO
     12303                ref_mconc_l(nzb+1:nzt,icc) = ref_mconc_l(nzb+1:nzt,icc) +                          &
     12304                                             aerosol_mass(icc)%conc(nzb+1:nzt,-1,i)
     12305             ENDDO
     12306          ENDDO
     12307       ENDDO
     12308       IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12309          DO  ig = 1, ngases_salsa
     12310             DO  i = nxl, nxr
     12311                DO  k = nzb+1, nzt
     12312                   salsa_gas(ig)%conc(k,-1,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                              &
     12313                                                salsa_nest_offl%gconc_south(0,k,i,ig) + fac_dt *   &
     12314                                                salsa_nest_offl%gconc_south(1,k,i,ig)
     12315                ENDDO
     12316                ref_gconc_l(nzb+1:nzt,ig) = ref_gconc_l(nzb+1:nzt,ig) +                            &
     12317                                            salsa_gas(ig)%conc(nzb+1:nzt,-1,i)
     12318             ENDDO
     12319          ENDDO
     12320       ENDIF
     12321    ENDIF
     12322!
     12323!-- Top boundary
     12324    DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12325       DO  i = nxl, nxr
     12326          DO  j = nys, nyn
     12327             aerosol_number(ib)%conc(nzt+1,j,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                            &
     12328                                                  salsa_nest_offl%nconc_top(0,j,i,ib) + fac_dt *   &
     12329                                                  salsa_nest_offl%nconc_top(1,j,i,ib)
     12330             ref_nconc_l(nzt+1,ib) = ref_nconc_l(nzt+1,ib) + aerosol_number(ib)%conc(nzt+1,j,i)
     12331          ENDDO
     12332       ENDDO
     12333       DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12334          icc = ( ic-1 ) * nbins_aerosol + ib
     12335          DO  i = nxl, nxr
     12336             DO  j = nys, nyn
     12337                aerosol_mass(icc)%conc(nzt+1,j,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                          &
     12338                                                    salsa_nest_offl%mconc_top(0,j,i,icc) + fac_dt *&
     12339                                                    salsa_nest_offl%mconc_top(1,j,i,icc)
     12340                ref_mconc_l(nzt+1,icc) = ref_mconc_l(nzt+1,icc) + aerosol_mass(icc)%conc(nzt+1,j,i)
     12341             ENDDO
     12342          ENDDO
     12343       ENDDO
     12344    ENDDO
     12345    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12346       DO  ig = 1, ngases_salsa
     12347          DO  i = nxl, nxr
     12348             DO  j = nys, nyn
     12349                salsa_gas(ig)%conc(nzt+1,j,i) = ( 1.0_wp - fac_dt ) *                              &
     12350                                                salsa_nest_offl%gconc_top(0,j,i,ig) + fac_dt *     &
     12351                                                salsa_nest_offl%gconc_top(1,j,i,ig)
     12352                ref_gconc_l(nzt+1,ig) = ref_gconc_l(nzt+1,ig) + salsa_gas(ig)%conc(nzt+1,j,i)
     12353             ENDDO
     12354          ENDDO
     12355       ENDDO
     12356    ENDIF
     12357!
     12358!-- Do local exchange
     12359    DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12360       CALL exchange_horiz( aerosol_number(ib)%conc, nbgp )
     12361       DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12362          icc = ( ic-1 ) * nbins_aerosol + ib
     12363          CALL exchange_horiz( aerosol_mass(icc)%conc, nbgp )
     12364       ENDDO
     12365    ENDDO
     12366    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12367       DO  ig = 1, ngases_salsa
     12368          CALL exchange_horiz( salsa_gas(ig)%conc, nbgp )
     12369       ENDDO
     12370    ENDIF
     12371!
     12372!-- In case of Rayleigh damping, where the initial profiles are still used, update these profiles
     12373!-- from the averaged boundary data. But first, average these data.
     12374#if defined( __parallel )
     12375    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )                                                             &
     12376       CALL MPI_ALLREDUCE( ref_gconc_l, ref_gconc, ( nzt+1-nzb+1 ) * SIZE( ref_gconc(nzb,:) ),     &
     12377                           MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
     12378    CALL MPI_ALLREDUCE( ref_mconc_l, ref_mconc, ( nzt+1-nzb+1 ) * SIZE( ref_mconc(nzb,:) ),        &
     12379                        MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
     12380    CALL MPI_ALLREDUCE( ref_nconc_l, ref_nconc, ( nzt+1-nzb+1 ) * SIZE( ref_nconc(nzb,:) ),        &
     12381                        MPI_REAL, MPI_SUM, comm2d, ierr )
     12382#else
     12383    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  ref_gconc = ref_gconc_l
     12384    ref_mconc = ref_mconc_l
     12385    ref_nconc = ref_nconc_l
     12386#endif
     12387!
     12388!-- Average data. Note, reference profiles up to nzt are derived from lateral boundaries, at the
     12389!-- model top it is derived from the top boundary. Thus, number of input data is different from
     12390!-- nzb:nzt compared to nzt+1.
     12391!-- Derived from lateral boundaries.
     12392    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )                                                             &
     12393       ref_gconc(nzb:nzt,:) = ref_gconc(nzb:nzt,:) / REAL( 2.0_wp * ( ny + 1 + nx + 1 ), KIND = wp )
     12394    ref_mconc(nzb:nzt,:) = ref_mconc(nzb:nzt,:) / REAL( 2.0_wp * ( ny + 1 + nx + 1 ), KIND = wp )
     12395    ref_nconc(nzb:nzt,:) = ref_nconc(nzb:nzt,:) / REAL( 2.0_wp * ( ny + 1 + nx + 1 ), KIND = wp )
     12396!
     12397!-- Derived from top boundary
     12398    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )                                                             &
     12399       ref_gconc(nzt+1,:) = ref_gconc(nzt+1,:) / REAL( ( ny + 1 ) * ( nx + 1 ), KIND = wp )
     12400    ref_mconc(nzt+1,:) = ref_mconc(nzt+1,:) / REAL( ( ny + 1 ) * ( nx + 1 ), KIND = wp )
     12401    ref_nconc(nzt+1,:) = ref_nconc(nzt+1,:) / REAL( ( ny + 1 ) * ( nx + 1 ), KIND = wp )
     12402!
     12403!-- Write onto init profiles, which are used for damping. Also set lower boundary condition.
     12404    DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12405       aerosol_number(ib)%init(:)   = ref_nconc(:,ib)
     12406       aerosol_number(ib)%init(nzb) = aerosol_number(ib)%init(nzb+1)
     12407       DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12408          icc = ( ic-1 ) * nbins_aerosol + ib
     12409          aerosol_mass(icc)%init(:)   = ref_mconc(:,icc)
     12410          aerosol_mass(icc)%init(nzb) = aerosol_mass(icc)%init(nzb+1)
     12411       ENDDO
     12412    ENDDO
     12413    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12414       DO  ig = 1, ngases_salsa
     12415          salsa_gas(ig)%init(:)   = ref_gconc(:,ig)
     12416          salsa_gas(ig)%init(nzb) = salsa_gas(ig)%init(nzb+1)
     12417       ENDDO
     12418    ENDIF
     12419
     12420    DEALLOCATE( ref_gconc, ref_gconc_l, ref_mconc, ref_mconc_l, ref_nconc, ref_nconc_l )
     12421
     12422 END SUBROUTINE salsa_nesting_offl_bc
     12423
     12424!------------------------------------------------------------------------------!
     12425! Description:
     12426! ------------
     12427!> Allocate arrays used to read boundary data from NetCDF file and initialize
     12428!> boundary data.
     12429!------------------------------------------------------------------------------!
     12430 SUBROUTINE salsa_nesting_offl_init
     12431
     12432    USE control_parameters,                                                                        &
     12433        ONLY:  end_time, initializing_actions, spinup_time
     12434
     12435    USE palm_date_time_mod,                                                                        &
     12436        ONLY:  get_date_time
     12437
     12438    IMPLICIT NONE
     12439
     12440    INTEGER(iwp) ::  ib          !< running index for aerosol number bins
     12441    INTEGER(iwp) ::  ic          !< running index for aerosol mass bins
     12442    INTEGER(iwp) ::  icc         !< additional running index for aerosol mass bins
     12443    INTEGER(iwp) ::  ig          !< running index for gaseous species
     12444    INTEGER(iwp) ::  nmass_bins  !< number of aerosol mass bins
     12445
     12446    nmass_bins = nbins_aerosol * ncomponents_mass
     12447!
     12448!-- Get time_utc_init from origin_date_time
     12449    CALL get_date_time( 0.0_wp, second_of_day = time_utc_init )
     12450!
     12451!-- Allocate arrays for reading boundary values. Arrays will incorporate 2 time levels in order to
     12452!-- interpolate in between.
     12453    IF ( nesting_offline_salsa )  THEN
     12454       IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
     12455          ALLOCATE( salsa_nest_offl%nconc_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,1:nbins_aerosol) )
     12456          ALLOCATE( salsa_nest_offl%mconc_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,1:nmass_bins) )
     12457       ENDIF
     12458       IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
     12459          ALLOCATE( salsa_nest_offl%nconc_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,1:nbins_aerosol) )
     12460          ALLOCATE( salsa_nest_offl%mconc_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,1:nmass_bins) )
     12461       ENDIF
     12462       IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
     12463          ALLOCATE( salsa_nest_offl%nconc_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,1:nbins_aerosol) )
     12464          ALLOCATE( salsa_nest_offl%mconc_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,1:nmass_bins) )
     12465       ENDIF
     12466       IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
     12467          ALLOCATE( salsa_nest_offl%nconc_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,1:nbins_aerosol) )
     12468          ALLOCATE( salsa_nest_offl%mconc_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,1:nmass_bins) )
     12469       ENDIF
     12470       ALLOCATE( salsa_nest_offl%nconc_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,1:nbins_aerosol) )
     12471       ALLOCATE( salsa_nest_offl%mconc_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,1:nmass_bins) )
     12472
     12473       IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12474          IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
     12475             ALLOCATE( salsa_nest_offl%gconc_left(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,1:ngases_salsa) )
     12476          ENDIF
     12477          IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
     12478             ALLOCATE( salsa_nest_offl%gconc_right(0:1,nzb+1:nzt,nys:nyn,1:ngases_salsa) )
     12479          ENDIF
     12480          IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
     12481             ALLOCATE( salsa_nest_offl%gconc_north(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,1:ngases_salsa) )
     12482          ENDIF
     12483          IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
     12484             ALLOCATE( salsa_nest_offl%gconc_south(0:1,nzb+1:nzt,nxl:nxr,1:ngases_salsa) )
     12485          ENDIF
     12486          ALLOCATE( salsa_nest_offl%gconc_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,1:ngases_salsa) )
     12487       ENDIF
     12488
     12489!
     12490!--    Read data at lateral and top boundaries from a larger-scale model
     12491       CALL salsa_nesting_offl_input
     12492!
     12493!--    Check if sufficient time steps are provided to cover the entire simulation. Note, dynamic
     12494!--    input is only required for the 3D simulation, not for the soil/wall spinup. However, as the
     12495!--    spinup time is added to the end_time, this must be considered here.
     12496       IF ( end_time - spinup_time >                                           &
     12497            salsa_nest_offl%time(salsa_nest_offl%nt-1) - time_utc_init )  THEN
     12498          message_string = 'end_time of the simulation exceeds the time dimension in the dynamic'//&
     12499                           ' input file.'
     12500          CALL message( 'salsa_nesting_offl_init', 'PA0681', 1, 2, 0, 6, 0 )
     12501       ENDIF
     12502
     12503       IF ( salsa_nest_offl%time(0) /= time_utc_init )  THEN
     12504          message_string = 'Offline nesting: time dimension must start at time_utc_init.'
     12505          CALL message( 'salsa_nesting_offl_init', 'PA0682', 1, 2, 0, 6, 0 )
     12506       ENDIF
     12507!
     12508!--    Initialize boundary data. Please note, do not initialize boundaries in case of restart runs.
     12509       IF ( TRIM( initializing_actions ) /= 'read_restart_data'  .AND.  read_restart_data_salsa )  &
     12510       THEN
     12511          IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
     12512             DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12513                aerosol_number(ib)%conc(nzb+1:nzt,nys:nyn,-1) =                                    &
     12514                                                 salsa_nest_offl%nconc_left(0,nzb+1:nzt,nys:nyn,ib)
     12515                DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12516                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
     12517                   aerosol_mass(icc)%conc(nzb+1:nzt,nys:nyn,-1) =                                  &
     12518                                                 salsa_nest_offl%mconc_left(0,nzb+1:nzt,nys:nyn,icc)
     12519                ENDDO
     12520             ENDDO
     12521             DO  ig = 1, ngases_salsa
     12522                salsa_gas(ig)%conc(nzb+1:nzt,nys:nyn,-1) =                                         &
     12523                                                 salsa_nest_offl%gconc_left(0,nzb+1:nzt,nys:nyn,ig)
     12524             ENDDO
     12525          ENDIF
     12526          IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
     12527             DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12528                aerosol_number(ib)%conc(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxr+1) =                                 &
     12529                                                salsa_nest_offl%nconc_right(0,nzb+1:nzt,nys:nyn,ib)
     12530                DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12531                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
     12532                   aerosol_mass(icc)%conc(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxr+1) =                               &
     12533                                                salsa_nest_offl%mconc_right(0,nzb+1:nzt,nys:nyn,icc)
     12534                ENDDO
     12535             ENDDO
     12536             DO  ig = 1, ngases_salsa
     12537                salsa_gas(ig)%conc(nzb+1:nzt,nys:nyn,nxr+1) =                                      &
     12538                                                 salsa_nest_offl%gconc_right(0,nzb+1:nzt,nys:nyn,ig)
     12539             ENDDO
     12540          ENDIF
     12541          IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
     12542             DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12543                aerosol_number(ib)%conc(nzb+1:nzt,nyn+1,nxl:nxr) =                                 &
     12544                                                salsa_nest_offl%nconc_north(0,nzb+1:nzt,nxl:nxr,ib)
     12545                DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12546                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
     12547                   aerosol_mass(icc)%conc(nzb+1:nzt,nyn+1,nxl:nxr) =                               &
     12548                                                salsa_nest_offl%mconc_north(0,nzb+1:nzt,nxl:nxr,icc)
     12549                ENDDO
     12550             ENDDO
     12551             DO  ig = 1, ngases_salsa
     12552                salsa_gas(ig)%conc(nzb+1:nzt,nyn+1,nxl:nxr) =                                      &
     12553                                                 salsa_nest_offl%gconc_north(0,nzb+1:nzt,nxl:nxr,ig)
     12554             ENDDO
     12555          ENDIF
     12556          IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
     12557             DO  ib = 1, nbins_aerosol
     12558                aerosol_number(ib)%conc(nzb+1:nzt,-1,nxl:nxr) =                                    &
     12559                                                salsa_nest_offl%nconc_south(0,nzb+1:nzt,nxl:nxr,ib)
     12560                DO  ic = 1, ncomponents_mass
     12561                   icc = ( ic - 1 ) * nbins_aerosol + ib
     12562                   aerosol_mass(icc)%conc(nzb+1:nzt,-1,nxl:nxr) =                                  &
     12563                                                salsa_nest_offl%mconc_south(0,nzb+1:nzt,nxl:nxr,icc)
     12564                ENDDO
     12565             ENDDO
     12566             DO  ig = 1, ngases_salsa
     12567                salsa_gas(ig)%conc(nzb+1:nzt,-1,nxl:nxr) =                                         &
     12568                                                 salsa_nest_offl%gconc_south(0,nzb+1:nzt,nxl:nxr,ig)
     12569             ENDDO
     12570          ENDIF
     12571       ENDIF
     12572    ENDIF
     12573
     12574 END SUBROUTINE salsa_nesting_offl_init
     12575
     12576!------------------------------------------------------------------------------!
     12577! Description:
     12578! ------------
     12579!> Set the lateral and top boundary conditions in case the PALM domain is
     12580!> nested offline in a mesoscale model. Further, average boundary data and
     12581!> determine mean profiles, further used for correct damping in the sponge
     12582!> layer.
     12583!------------------------------------------------------------------------------!
     12584 SUBROUTINE salsa_nesting_offl_input
     12585
     12586    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
     12587        ONLY:  check_existence, close_input_file, get_attribute, get_variable,                     &
     12588               inquire_num_variables, inquire_variable_names,                                      &
     12589               get_dimension_length, open_read_file
     12590
     12591    IMPLICIT NONE
     12592
     12593    CHARACTER(LEN=25) ::  vname  !< variable name
     12594
     12595    INTEGER(iwp) ::  ic        !< running index for aerosol chemical components
     12596    INTEGER(iwp) ::  ig        !< running index for gases
     12597    INTEGER(iwp) ::  num_vars  !< number of variables in netcdf input file
     12598
     12599!
     12600!-- Skip input if no forcing from larger-scale models is applied.
     12601    IF ( .NOT. nesting_offline_salsa )  RETURN
     12602!
     12603!-- Initialise
     12604    IF ( .NOT. salsa_nest_offl%init )  THEN
     12605
     12606#if defined ( __netcdf )
     12607!
     12608!--    Open file in read-only mode
     12609       CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),                   &
     12610                            salsa_nest_offl%id_dynamic )
     12611!
     12612!--    At first, inquire all variable names.
     12613       CALL inquire_num_variables( salsa_nest_offl%id_dynamic, num_vars )
     12614!
     12615!--    Allocate memory to store variable names.
     12616       ALLOCATE( salsa_nest_offl%var_names(1:num_vars) )
     12617       CALL inquire_variable_names( salsa_nest_offl%id_dynamic, salsa_nest_offl%var_names )
     12618!
     12619!--    Read time dimension, allocate memory and finally read time array
     12620       CALL get_dimension_length( salsa_nest_offl%id_dynamic, salsa_nest_offl%nt,&
     12621                                                    'time' )
     12622
     12623       IF ( check_existence( salsa_nest_offl%var_names, 'time' ) )  THEN
     12624          ALLOCATE( salsa_nest_offl%time(0:salsa_nest_offl%nt-1) )
     12625          CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, 'time', salsa_nest_offl%time )
     12626       ENDIF
     12627!
     12628!--    Read the vertical dimension
     12629       CALL get_dimension_length( salsa_nest_offl%id_dynamic,                    &
     12630                                                    salsa_nest_offl%nzu, 'z' )
     12631       ALLOCATE( salsa_nest_offl%zu_atmos(1:salsa_nest_offl%nzu) )
     12632       CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, 'z', salsa_nest_offl%zu_atmos )
     12633!
     12634!--    Read the number of aerosol chemical components
     12635       CALL get_dimension_length( salsa_nest_offl%id_dynamic,                    &
     12636                                                    salsa_nest_offl%ncc, 'composition_index' )
     12637!
     12638!--    Read the names of aerosol chemical components
     12639       CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, 'composition_name', salsa_nest_offl%cc_name, &
     12640                          salsa_nest_offl%ncc )
     12641!
     12642!--    Define the index of each chemical component in the model
     12643       DO  ic = 1, salsa_nest_offl%ncc
     12644          SELECT CASE ( TRIM( salsa_nest_offl%cc_name(ic) ) )
     12645             CASE ( 'H2SO4', 'SO4', 'h2so4', 'so4' )
     12646                salsa_nest_offl%cc_in2mod(1) = ic
     12647             CASE ( 'OC', 'oc' )
     12648                salsa_nest_offl%cc_in2mod(2) = ic
     12649             CASE ( 'BC', 'bc' )
     12650                salsa_nest_offl%cc_in2mod(3) = ic
     12651             CASE ( 'DU', 'du' )
     12652                salsa_nest_offl%cc_in2mod(4) = ic
     12653             CASE ( 'SS', 'ss' )
     12654                salsa_nest_offl%cc_in2mod(5) = ic
     12655             CASE ( 'HNO3', 'hno3', 'NO3', 'no3', 'NO', 'no' )
     12656                salsa_nest_offl%cc_in2mod(6) = ic
     12657             CASE ( 'NH3', 'nh3', 'NH4', 'nh4', 'NH', 'nh' )
     12658                salsa_nest_offl%cc_in2mod(7) = ic
     12659          END SELECT
     12660       ENDDO
     12661       IF ( SUM( salsa_nest_offl%cc_in2mod ) == 0 )  THEN
     12662          message_string = 'None of the aerosol chemical components in ' //                        &
     12663                           TRIM( input_file_dynamic ) // ' correspond to ones applied in SALSA.'
     12664          CALL message( 'salsa_mod: salsa_nesting_offl_input',                      &
     12665                        'PA0662', 2, 2, 0, 6, 0 )
     12666       ENDIF
     12667#endif
     12668    ENDIF
     12669!
     12670!-- Check if dynamic driver data input is required.
     12671    IF ( salsa_nest_offl%time(salsa_nest_offl%tind_p) <= MAX( time_since_reference_point, 0.0_wp)  &
     12672         + time_utc_init  .OR.  .NOT.  salsa_nest_offl%init )  THEN
     12673       CONTINUE
     12674!
     12675!-- Return otherwise
     12676    ELSE
     12677       RETURN
     12678    ENDIF
     12679!
     12680!-- Obtain time index for current point in time.
     12681    salsa_nest_offl%tind = MINLOC( ABS( salsa_nest_offl%time - ( time_utc_init +                   &
     12682                                        MAX( time_since_reference_point, 0.0_wp) ) ), DIM = 1 ) - 1
     12683    salsa_nest_offl%tind_p = salsa_nest_offl%tind + 1
     12684!
     12685!-- Open file in read-only mode
     12686#if defined ( __netcdf )
     12687
     12688    CALL open_read_file( TRIM( input_file_dynamic ) // TRIM( coupling_char ),                      &
     12689                         salsa_nest_offl%id_dynamic )
     12690!
     12691!-- Read data at the western boundary
     12692    CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, 'ls_forcing_left_aerosol',                      &
     12693                       salsa_nest_offl%nconc_left,                                                 &
     12694                       MERGE( 0, 1, bc_dirichlet_l ), MERGE( nbins_aerosol-1, 0, bc_dirichlet_l ), &
     12695                       MERGE( nys, 1, bc_dirichlet_l ), MERGE( nyn, 0, bc_dirichlet_l ),           &
     12696                       MERGE( nzb, 1, bc_dirichlet_l ), MERGE( nzt-1, 0, bc_dirichlet_l ),         &
     12697                       MERGE( salsa_nest_offl%tind,   1, bc_dirichlet_l ),                         &
     12698                       MERGE( salsa_nest_offl%tind_p, 0, bc_dirichlet_l  ) )
     12699    IF ( bc_dirichlet_l )  THEN
     12700       salsa_nest_offl%nconc_left = MAX( nclim, salsa_nest_offl%nconc_left )
     12701       CALL nesting_offl_aero_mass( salsa_nest_offl%tind, salsa_nest_offl%tind_p, nzb+1, nzt, nys, &
     12702                                    nyn, 'ls_forcing_left_mass_fracs_a', 1 )
     12703    ENDIF
     12704    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12705       DO  ig = 1, ngases_salsa
     12706          vname = salsa_nest_offl%char_l // salsa_nest_offl%gas_name(ig)
     12707          CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, TRIM( vname ),                            &
     12708                             salsa_nest_offl%gconc_left(:,:,:,ig),                                 &
     12709                             MERGE( nys, 1, bc_dirichlet_l ), MERGE( nyn, 0, bc_dirichlet_l ),     &
     12710                             MERGE( nzb, 1, bc_dirichlet_l ), MERGE( nzt-1, 0, bc_dirichlet_l ),   &
     12711                             MERGE( salsa_nest_offl%tind,   1, bc_dirichlet_l ),                   &
     12712                             MERGE( salsa_nest_offl%tind_p, 0, bc_dirichlet_l ) )
     12713          IF ( bc_dirichlet_l )  salsa_nest_offl%gconc_left(:,:,:,ig) =                            &
     12714                                                  MAX( nclim, salsa_nest_offl%gconc_left(:,:,:,ig) )
     12715       ENDDO
     12716    ENDIF
     12717!
     12718!-- Read data at the eastern boundary
     12719    CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, 'ls_forcing_right_aerosol',                     &
     12720                       salsa_nest_offl%nconc_right,                                                &
     12721                       MERGE( 0, 1, bc_dirichlet_r ), MERGE( nbins_aerosol-1, 0, bc_dirichlet_r ), &
     12722                       MERGE( nys, 1, bc_dirichlet_r ), MERGE( nyn, 0, bc_dirichlet_r ),           &
     12723                       MERGE( nzb, 1, bc_dirichlet_r ), MERGE( nzt-1, 0, bc_dirichlet_r ),         &
     12724                       MERGE( salsa_nest_offl%tind,   1, bc_dirichlet_r ),                         &
     12725                       MERGE( salsa_nest_offl%tind_p, 0, bc_dirichlet_r ) )
     12726    IF ( bc_dirichlet_r )  THEN
     12727       salsa_nest_offl%nconc_right = MAX( nclim, salsa_nest_offl%nconc_right )
     12728       CALL nesting_offl_aero_mass( salsa_nest_offl%tind, salsa_nest_offl%tind_p, nzb+1, nzt, nys, &
     12729                                    nyn, 'ls_forcing_right_mass_fracs_a', 2 )
     12730    ENDIF
     12731    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12732       DO  ig = 1, ngases_salsa
     12733          vname = salsa_nest_offl%char_r // salsa_nest_offl%gas_name(ig)
     12734          CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, TRIM( vname ),                            &
     12735                             salsa_nest_offl%gconc_right(:,:,:,ig),                                &
     12736                             MERGE( nys, 1, bc_dirichlet_r ), MERGE( nyn, 0, bc_dirichlet_r ),     &
     12737                             MERGE( nzb, 1, bc_dirichlet_r ), MERGE( nzt-1, 0, bc_dirichlet_r ),   &
     12738                             MERGE( salsa_nest_offl%tind,   1, bc_dirichlet_r ),                   &
     12739                             MERGE( salsa_nest_offl%tind_p, 0, bc_dirichlet_r ) )
     12740          IF ( bc_dirichlet_r )  salsa_nest_offl%gconc_right(:,:,:,ig) =                           &
     12741                                                 MAX( nclim, salsa_nest_offl%gconc_right(:,:,:,ig) )
     12742       ENDDO
     12743    ENDIF
     12744!
     12745!-- Read data at the northern boundary
     12746    CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, 'ls_forcing_north_aerosol',                     &
     12747                       salsa_nest_offl%nconc_north,                                                &
     12748                       MERGE( 0, 1, bc_dirichlet_n ), MERGE( nbins_aerosol-1, 0, bc_dirichlet_n ), &
     12749                       MERGE( nxl, 1, bc_dirichlet_n ), MERGE( nxr, 0, bc_dirichlet_n ),           &
     12750                       MERGE( nzb, 1, bc_dirichlet_n ), MERGE( nzt-1, 0, bc_dirichlet_n ),         &
     12751                       MERGE( salsa_nest_offl%tind,   1, bc_dirichlet_n ),                         &
     12752                       MERGE( salsa_nest_offl%tind_p, 0, bc_dirichlet_n ) )
     12753    IF ( bc_dirichlet_n )  THEN
     12754       salsa_nest_offl%nconc_north = MAX( nclim, salsa_nest_offl%nconc_north )
     12755       CALL nesting_offl_aero_mass( salsa_nest_offl%tind, salsa_nest_offl%tind_p, nzb+1, nzt, nxl, &
     12756                                    nxr, 'ls_forcing_north_mass_fracs_a', 3 )
     12757    ENDIF
     12758    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12759       DO  ig = 1, ngases_salsa
     12760          vname = salsa_nest_offl%char_n // salsa_nest_offl%gas_name(ig)
     12761          CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, TRIM( vname ),                            &
     12762                             salsa_nest_offl%gconc_north(:,:,:,ig),                                &
     12763                             MERGE( nxl, 1, bc_dirichlet_n ), MERGE( nxr, 0, bc_dirichlet_n ),     &
     12764                             MERGE( nzb, 1, bc_dirichlet_n ), MERGE( nzt-1, 0, bc_dirichlet_n ),   &
     12765                             MERGE( salsa_nest_offl%tind,   1, bc_dirichlet_n ),                   &
     12766                             MERGE( salsa_nest_offl%tind_p, 0, bc_dirichlet_n ) )
     12767          IF ( bc_dirichlet_n )  salsa_nest_offl%gconc_north(:,:,:,ig) =                           &
     12768                                                 MAX( nclim, salsa_nest_offl%gconc_north(:,:,:,ig) )
     12769       ENDDO
     12770    ENDIF
     12771!
     12772!-- Read data at the southern boundary
     12773    CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, 'ls_forcing_south_aerosol',                     &
     12774                       salsa_nest_offl%nconc_south,                                                &
     12775                       MERGE( 0, 1, bc_dirichlet_s ), MERGE( nbins_aerosol-1, 0, bc_dirichlet_s ), &
     12776                       MERGE( nxl, 1, bc_dirichlet_s ), MERGE( nxr, 0, bc_dirichlet_s ),           &
     12777                       MERGE( nzb, 1, bc_dirichlet_s ), MERGE( nzt-1, 0, bc_dirichlet_s ),         &
     12778                       MERGE( salsa_nest_offl%tind,   1, bc_dirichlet_s ),                         &
     12779                       MERGE( salsa_nest_offl%tind_p, 0, bc_dirichlet_s ) )
     12780    IF ( bc_dirichlet_s )  THEN
     12781       salsa_nest_offl%nconc_south = MAX( nclim, salsa_nest_offl%nconc_south )
     12782       CALL nesting_offl_aero_mass( salsa_nest_offl%tind, salsa_nest_offl%tind_p, nzb+1, nzt, nxl, &
     12783                                    nxr, 'ls_forcing_south_mass_fracs_a', 4 )
     12784    ENDIF
     12785    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12786       DO  ig = 1, ngases_salsa
     12787          vname = salsa_nest_offl%char_s // salsa_nest_offl%gas_name(ig)
     12788          CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, TRIM( vname ),                            &
     12789                             salsa_nest_offl%gconc_south(:,:,:,ig),                                &
     12790                             MERGE( nxl, 1, bc_dirichlet_s ), MERGE( nxr, 0, bc_dirichlet_s ),     &
     12791                             MERGE( nzb, 1, bc_dirichlet_s ), MERGE( nzt-1, 0, bc_dirichlet_s ),   &
     12792                             MERGE( salsa_nest_offl%tind,   1, bc_dirichlet_s ),                   &
     12793                             MERGE( salsa_nest_offl%tind_p, 0, bc_dirichlet_s ) )
     12794          IF ( bc_dirichlet_s )  salsa_nest_offl%gconc_south(:,:,:,ig) =                           &
     12795                                                 MAX( nclim, salsa_nest_offl%gconc_south(:,:,:,ig) )
     12796       ENDDO
     12797    ENDIF
     12798!
     12799!-- Read data at the top boundary
     12800    CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, 'ls_forcing_top_aerosol',                       &
     12801                       salsa_nest_offl%nconc_top(0:1,nys:nyn,nxl:nxr,1:nbins_aerosol),             &
     12802                       0, nbins_aerosol-1, nxl, nxr, nys, nyn, salsa_nest_offl%tind,               &
     12803                       salsa_nest_offl%tind_p )
     12804    salsa_nest_offl%nconc_top = MAX( nclim, salsa_nest_offl%nconc_top )
     12805    CALL nesting_offl_aero_mass( salsa_nest_offl%tind, salsa_nest_offl%tind_p, nys, nyn, nxl, nxr, &
     12806                                 'ls_forcing_top_mass_fracs_a', 5 )
     12807    IF ( .NOT. salsa_gases_from_chem )  THEN
     12808       DO  ig = 1, ngases_salsa
     12809          vname = salsa_nest_offl%char_t // salsa_nest_offl%gas_name(ig)
     12810          CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, TRIM( vname ),                            &
     12811                             salsa_nest_offl%gconc_top(:,:,:,ig), nxl, nxr, nys, nyn,              &
     12812                             salsa_nest_offl%tind, salsa_nest_offl%tind_p )
     12813          salsa_nest_offl%gconc_top(:,:,:,ig) = MAX( nclim, salsa_nest_offl%gconc_top(:,:,:,ig) )
     12814       ENDDO
     12815    ENDIF
     12816!
     12817!-- Close input file
     12818    CALL close_input_file( salsa_nest_offl%id_dynamic )
     12819
     12820#endif
     12821!
     12822!-- Set control flag to indicate that initialization is already done
     12823    salsa_nest_offl%init = .TRUE.
     12824
     12825 END SUBROUTINE salsa_nesting_offl_input
     12826
     12827!------------------------------------------------------------------------------!
     12828! Description:
     12829! ------------
     12830!> Sets the mass concentrations to aerosol arrays in 2a and 2b.
     12831!------------------------------------------------------------------------------!
     12832 SUBROUTINE nesting_offl_aero_mass( ts, te, ks, ke, is, ie, varname_a, ibound )
     12833
     12834    USE netcdf_data_input_mod,                                                                     &
     12835        ONLY:  get_variable
     12836
     12837    IMPLICIT NONE
     12838
     12839    CHARACTER(LEN=25) ::  varname_b  !< name for bins b
     12840
     12841    CHARACTER(LEN=*), INTENT(in) ::  varname_a  !< name for bins a
     12842
     12843    INTEGER(iwp) ::  ee                !< loop index: end
     12844    INTEGER(iwp) ::  i                 !< loop index
     12845    INTEGER(iwp) ::  ib                !< loop index
     12846    INTEGER(iwp) ::  ic                !< loop index
     12847    INTEGER(iwp) ::  k                 !< loop index
     12848    INTEGER(iwp) ::  ss                !< loop index: start
     12849    INTEGER(iwp) ::  t                 !< loop index
     12850    INTEGER(iwp) ::  type_so4_oc = -1  !<
     12851
     12852    INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  ibound  !< index: 1=left, 2=right, 3=north, 4=south, 5=top
     12853    INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  ie      !< loop index
     12854    INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  is      !< loop index
     12855    INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  ks      !< loop index
     12856    INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  ke      !< loop index
     12857    INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  ts      !< loop index
     12858    INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  te      !< loop index
     12859
     12860    INTEGER(iwp), DIMENSION(maxspec) ::  cc_i2m   !<
     12861
     12862    REAL(wp) ::  pmf1a !< mass fraction in 1a
     12863
     12864    REAL(wp), DIMENSION(nbins_aerosol) ::  core   !< size of the bin mid aerosol particle
     12865
     12866    REAL(wp), DIMENSION(0:1,ks:ke,is:ie,1:nbins_aerosol) ::  to_nconc                   !<
     12867    REAL(wp), DIMENSION(0:1,ks:ke,is:ie,1:nbins_aerosol*ncomponents_mass) ::  to_mconc  !<
     12868
     12869    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  mf2a !< Mass distributions for a
     12870    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE ::  mf2b !< and b bins
     12871
     12872!
     12873!-- Variable name for insoluble mass fraction
     12874    varname_b = varname_a(1:LEN( TRIM( varname_a ) ) - 1 ) // 'b'
     12875!
     12876!-- Bin mean aerosol particle volume (m3)
     12877    core(1:nbins_aerosol) = api6 * aero(1:nbins_aerosol)%dmid**3
     12878!
     12879!-- Allocate and read mass fraction arrays
     12880    ALLOCATE( mf2a(0:1,ks:ke,is:ie,1:salsa_nest_offl%ncc),                                         &
     12881              mf2b(0:1,ks:ke,is:ie,1:salsa_nest_offl%ncc) )
     12882    IF ( ibound == 5 )  THEN
     12883       CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, varname_a,                                   &
     12884                          mf2a(0:1,ks:ke,is:ie,1:salsa_nest_offl%ncc), 0, salsa_nest_offl%ncc-1,   &
     12885                          is, ie, ks, ke, ts, te )
     12886    ELSE
     12887       CALL get_variable( salsa_nest_offl%id_dynamic, varname_a,                                   &
     12888                          mf2a(0:1,ks:ke,is:ie,1:salsa_nest_offl%ncc), 0, salsa_nest_offl%ncc-1,   &
     12889                          is, ie, ks-1, ke-1, ts, te )
     12890    ENDIF
     12891!
     12892!-- If the chemical component is not activated, set its mass fraction to 0 to avoid mass inbalance
     12893    cc_i2m = salsa_nest_offl%cc_in2mod
     12894    IF ( index_so4 < 0  .AND. cc_i2m(1) > 0 )  mf2a(:,:,:,cc_i2m(1)) = 0.0_wp
     12895    IF ( index_oc < 0   .AND. cc_i2m(2) > 0 )  mf2a(:,:,:,cc_i2m(2)) = 0.0_wp
     12896    IF ( index_bc < 0   .AND. cc_i2m(3) > 0 )  mf2a(:,:,:,cc_i2m(3)) = 0.0_wp
     12897    IF ( index_du < 0   .AND. cc_i2m(4) > 0 )  mf2a(:,:,:,cc_i2m(4)) = 0.0_wp
     12898    IF ( index_ss < 0   .AND. cc_i2m(5) > 0 )  mf2a(:,:,:,cc_i2m(5)) = 0.0_wp
     12899    IF ( index_no < 0   .AND. cc_i2m(6) > 0 )  mf2a(:,:,:,cc_i2m(6)) = 0.0_wp
     12900    IF ( index_nh < 0   .AND. cc_i2m(7) > 0 )  mf2a(:,:,:,cc_i2m(7)) = 0.0_wp
     12901    mf2b = 0.0_wp
     12902!
     12903!-- Initialise variable type_so4_oc to indicate whether SO4 and/OC is included in mass fraction data
     12904    IF ( ( cc_i2m(1) > 0  .AND.  index_so4 > 0 )  .AND. ( cc_i2m(2) > 0  .AND.  index_oc > 0 ) )   &
     12905    THEN
     12906       type_so4_oc = 1
     12907    ELSEIF ( cc_i2m(1) > 0  .AND.  index_so4 > 0 )  THEN
     12908       type_so4_oc = 2
     12909    ELSEIF ( cc_i2m(2) > 0  .AND.  index_oc > 0 )  THEN
     12910       type_so4_oc = 3
     12911    ENDIF
     12912
     12913    SELECT CASE ( ibound )
     12914       CASE( 1 )
     12915          to_nconc = salsa_nest_offl%nconc_left
     12916          to_mconc = salsa_nest_offl%mconc_left
     12917       CASE( 2 )
     12918          to_nconc = salsa_nest_offl%nconc_right
     12919          to_mconc = salsa_nest_offl%mconc_right
     12920       CASE( 3 )
     12921          to_nconc = salsa_nest_offl%nconc_north
     12922          to_mconc = salsa_nest_offl%mconc_north
     12923       CASE( 4 )
     12924          to_nconc = salsa_nest_offl%nconc_south
     12925          to_mconc = salsa_nest_offl%mconc_south
     12926       CASE( 5 )
     12927          to_nconc = salsa_nest_offl%nconc_top
     12928          to_mconc = salsa_nest_offl%mconc_top
     12929    END SELECT
     12930!
     12931!-- Set mass concentrations:
     12932!
     12933!-- Regime 1:
     12934    SELECT CASE ( type_so4_oc )
     12935       CASE ( 1 )  ! Both SO4 and OC given
     12936
     12937          ss = ( index_so4 - 1 ) * nbins_aerosol + start_subrange_1a  ! start
     12938          ee = ( index_so4 - 1 ) * nbins_aerosol + end_subrange_1a    ! end
     12939          ib = start_subrange_1a
     12940          DO  ic = ss, ee
     12941             DO i = is, ie
     12942                DO k = ks, ke
     12943                   DO t = 0, 1
     12944                      pmf1a = mf2a(t,k,i,cc_i2m(1)) / ( mf2a(t,k,i,cc_i2m(1)) + mf2a(t,k,i,cc_i2m(2)) )
     12945                      to_mconc(t,k,i,ic) = pmf1a * to_nconc(t,k,i,ib) * core(ib) * arhoh2so4
     12946                   ENDDO
     12947                ENDDO
     12948             ENDDO
     12949             ib = ib + 1
     12950          ENDDO
     12951          ss = ( index_oc - 1 ) * nbins_aerosol + start_subrange_1a ! start
     12952          ee = ( index_oc - 1 ) * nbins_aerosol + end_subrange_1a   ! end
     12953          ib = start_subrange_1a
     12954          DO  ic = ss, ee
     12955             DO i = is, ie
     12956                DO k = ks, ke
     12957                   DO t = 0, 1
     12958                      pmf1a = mf2a(t,k,i,cc_i2m(2)) / ( mf2a(t,k,i,cc_i2m(1)) + mf2a(t,k,i,cc_i2m(2)) )
     12959                      to_mconc(t,k,i,ic) = pmf1a * to_nconc(t,k,i,ib) * core(ib) * arhooc
     12960                   ENDDO
     12961                ENDDO
     12962             ENDDO
     12963             ib = ib + 1
     12964          ENDDO
     12965       CASE ( 2 )  ! Only SO4
     12966          ss = ( index_so4 - 1 ) * nbins_aerosol + start_subrange_1a  ! start
     12967          ee = ( index_so4 - 1 ) * nbins_aerosol + end_subrange_1a    ! end
     12968          ib = start_subrange_1a
     12969          DO  ic = ss, ee
     12970             DO i = is, ie
     12971                DO k = ks, ke
     12972                   DO t = 0, 1
     12973                      to_mconc(t,k,i,ic) = to_nconc(t,k,i,ib) * core(ib) * arhoh2so4
     12974                   ENDDO
     12975                ENDDO
     12976             ENDDO
     12977             ib = ib + 1
     12978          ENDDO
     12979       CASE ( 3 )  ! Only OC
     12980          ss = ( index_oc - 1 ) * nbins_aerosol + start_subrange_1a ! start
     12981          ee = ( index_oc - 1 ) * nbins_aerosol + end_subrange_1a   ! end
     12982          ib = start_subrange_1a
     12983          DO  ic = ss, ee
     12984             DO i = is, ie
     12985                DO k = ks, ke
     12986                   DO t = 0, 1
     12987                      to_mconc(t,k,i,ic) = to_nconc(t,k,i,ib) * core(ib) * arhooc
     12988                   ENDDO
     12989                ENDDO
     12990             ENDDO
     12991             ib = ib + 1
     12992          ENDDO
     12993    END SELECT
     12994!
     12995!-- Regimes 2a and 2b:
     12996    IF ( index_so4 > 0 ) THEN
     12997       CALL set_nest_mass( index_so4, 1, arhoh2so4 )
     12998    ENDIF
     12999    IF ( index_oc > 0 ) THEN
     13000       CALL set_nest_mass( index_oc, 2, arhooc )
     13001    ENDIF
     13002    IF ( index_bc > 0 ) THEN
     13003       CALL set_nest_mass( index_bc, 3, arhobc )
     13004    ENDIF
     13005    IF ( index_du > 0 ) THEN
     13006       CALL set_nest_mass( index_du, 4, arhodu )
     13007    ENDIF
     13008    IF ( index_ss > 0 ) THEN
     13009       CALL set_nest_mass( index_ss, 5, arhoss )
     13010    ENDIF
     13011    IF ( index_no > 0 ) THEN
     13012       CALL set_nest_mass( index_no, 6, arhohno3 )
     13013    ENDIF
     13014    IF ( index_nh > 0 ) THEN
     13015       CALL set_nest_mass( index_nh, 7, arhonh3 )
     13016    ENDIF
     13017
     13018    DEALLOCATE( mf2a, mf2b )
     13019
     13020    SELECT CASE ( ibound )
     13021       CASE( 1 )
     13022          salsa_nest_offl%mconc_left = to_mconc
     13023       CASE( 2 )
     13024          salsa_nest_offl%mconc_right = to_mconc
     13025       CASE( 3 )
     13026          salsa_nest_offl%mconc_north = to_mconc
     13027       CASE( 4 )
     13028          salsa_nest_offl%mconc_south = to_mconc
     13029       CASE( 5 )
     13030          salsa_nest_offl%mconc_top = to_mconc
     13031    END SELECT
     13032
     13033    CONTAINS
     13034
     13035!------------------------------------------------------------------------------!
     13036! Description:
     13037! ------------
     13038!> Set nesting boundaries for aerosol mass.
     13039!------------------------------------------------------------------------------!
     13040    SUBROUTINE set_nest_mass( ispec, ispec_def, prho )
     13041
     13042       IMPLICIT NONE
     13043
     13044       INTEGER(iwp) ::  ic   !< chemical component index: default
     13045       INTEGER(iwp) ::  icc  !< loop index: mass bin
     13046
     13047       INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  ispec      !< aerosol species index
     13048       INTEGER(iwp), INTENT(in) ::  ispec_def  !< default aerosol species index
     13049
     13050       REAL(wp), INTENT(in) ::  prho !< aerosol density
     13051!
     13052!--    Define the index of the chemical component in the input data
     13053       ic = salsa_nest_offl%cc_in2mod(ispec_def)
     13054
     13055       DO i = is, ie
     13056          DO k = ks, ke
     13057             DO t = 0, 1
     13058!
     13059!--             Regime 2a:
     13060                ss = ( ispec - 1 ) * nbins_aerosol + start_subrange_2a
     13061                ee = ( ispec - 1 ) * nbins_aerosol + end_subrange_2a
     13062                ib = start_subrange_2a
     13063                DO icc = ss, ee
     13064                   to_mconc(t,k,i,icc) = MAX( 0.0_wp, mf2a(t,k,i,ic) / SUM( mf2a(t,k,i,:) ) ) *    &
     13065                                         to_nconc(t,k,i,ib) * core(ib) * prho
     13066                   ib = ib + 1
     13067                ENDDO
     13068!
     13069!--             Regime 2b:
     13070                IF ( .NOT. no_insoluble )  THEN
     13071!
     13072!--                 TODO!
     13073                    mf2b(t,k,i,ic) = mf2b(t,k,i,ic)
     13074                ENDIF
     13075             ENDDO   ! k
     13076
     13077          ENDDO   ! j
     13078       ENDDO   ! i
     13079
     13080    END SUBROUTINE set_nest_mass
     13081
     13082 END SUBROUTINE nesting_offl_aero_mass
     13083
     13084
    1196913085 END MODULE salsa_mod
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.