updated top-level README and version_decl for V4.5 (#1847)
[WRF.git] / share / module_soil_pre.F
blob3132b4678faf0b5d2b9a56ebb4883e6b18029048
1 MODULE module_soil_pre
3    USE module_date_time
4    USE module_state_description
6    CHARACTER (LEN=3) :: num_cat_count
7    INTEGER , PARAMETER , DIMENSION(0:300) :: ints = &
8    (/    0,    1,    2,    3,    4,    5,    6,    7,    8,    9, &
9         10,   11,   12,   13,   14,   15,   16,   17,   18,   19, &
10         20,   21,   22,   23,   24,   25,   26,   27,   28,   29, &
11         30,   31,   32,   33,   34,   35,   36,   37,   38,   39, &
12         40,   41,   42,   43,   44,   45,   46,   47,   48,   49, &
13         50,   51,   52,   53,   54,   55,   56,   57,   58,   59, &
14         60,   61,   62,   63,   64,   65,   66,   67,   68,   69, &
15         70,   71,   72,   73,   74,   75,   76,   77,   78,   79, &
16         80,   81,   82,   83,   84,   85,   86,   87,   88,   89, &
17         90,   91,   92,   93,   94,   95,   96,   97,   98,   99, &
18        100,  101,  102,  103,  104,  105,  106,  107,  108,  109, &
19        110,  111,  112,  113,  114,  115,  116,  117,  118,  119, &
20        120,  121,  122,  123,  124,  125,  126,  127,  128,  129, &
21        130,  131,  132,  133,  134,  135,  136,  137,  138,  139, &
22        140,  141,  142,  143,  144,  145,  146,  147,  148,  149, &
23        150,  151,  152,  153,  154,  155,  156,  157,  158,  159, &
24        160,  161,  162,  163,  164,  165,  166,  167,  168,  169, &
25        170,  171,  172,  173,  174,  175,  176,  177,  178,  179, &
26        180,  181,  182,  183,  184,  185,  186,  187,  188,  189, &
27        190,  191,  192,  193,  194,  195,  196,  197,  198,  199, &
28        200,  201,  202,  203,  204,  205,  206,  207,  208,  209, &
29        210,  211,  212,  213,  214,  215,  216,  217,  218,  219, &
30        220,  221,  222,  223,  224,  225,  226,  227,  228,  229, &
31        230,  231,  232,  233,  234,  235,  236,  237,  238,  239, &
32        240,  241,  242,  243,  244,  245,  246,  247,  248,  249, &
33        250,  251,  252,  253,  254,  255,  256,  257,  258,  259, &
34        260,  261,  262,  263,  264,  265,  266,  267,  268,  269, &
35        270,  271,  272,  273,  274,  275,  276,  277,  278,  279, &
36        280,  281,  282,  283,  284,  285,  286,  287,  288,  289, &
37        290,  291,  292,  293,  294,  295,  296,  297,  298,  299, 300 /)
39    !  Excluded middle processing
41    LOGICAL , SAVE :: hold_ups
42    INTEGER , SAVE :: em_width
44    LOGICAL , EXTERNAL :: skip_middle_points_t
46 CONTAINS
48    SUBROUTINE adjust_for_seaice_pre ( xice , landmask , tsk , ivgtyp , vegcat , lu_index , &
49                                       xland , landusef , isltyp , soilcat , soilctop , &
50                                       soilcbot , tmn , &
51                                       seaice_threshold , &
52                                       fractional_seaice, &
53                                       num_veg_cat , num_soil_top_cat , num_soil_bot_cat , &
54                                       iswater , isice , &
55                                       scheme , &
56                                       ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
57                                       ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
58                                       its , ite , jts , jte , kts , kte )
60       IMPLICIT NONE
62       INTEGER , INTENT(IN) :: ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
63                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
64                               its , ite , jts , jte , kts , kte , &
65                               iswater , isice
66       INTEGER , INTENT(IN) :: num_veg_cat , num_soil_top_cat , num_soil_bot_cat , scheme
68       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_veg_cat,jms:jme) , INTENT(INOUT):: landusef
69       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_soil_top_cat,jms:jme) , INTENT(INOUT):: soilctop
70       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_soil_bot_cat,jms:jme) , INTENT(INOUT):: soilcbot
71       INTEGER , DIMENSION(ims:ime,jms:jme), INTENT(OUT) :: isltyp , ivgtyp
72       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: landmask , xice , tsk , lu_index , &
73                                                            vegcat, xland , soilcat , tmn
74       REAL , INTENT(IN) :: seaice_threshold
76       INTEGER :: i , j , num_seaice_changes , loop
77       CHARACTER (LEN=132) :: message
79       INTEGER, INTENT(IN) :: fractional_seaice
80       REAL :: XICE_THRESHOLD
82       IF ( FRACTIONAL_SEAICE == 0 ) THEN
83          xice_threshold = 0.5
84       ELSEIF ( FRACTIONAL_SEAICE == 1 ) THEN
85          xice_threshold = 0.02
86       ENDIF
88       num_seaice_changes = 0
89       fix_seaice : SELECT CASE ( scheme )
91          CASE ( SLABSCHEME )
92             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
93                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
94                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
95                   IF ( xice(i,j) .GT. 200.0 ) THEN
96                      xice(i,j) = 0.
97                      num_seaice_changes = num_seaice_changes + 1
98                   END IF
99                END DO
100             END DO
101             IF ( num_seaice_changes .GT. 0 ) THEN
102                WRITE ( message , FMT='(A,I6)' ) &
103                'Total pre number of sea ice locations removed (due to FLAG values) = ', &
104                num_seaice_changes
105                CALL wrf_debug ( 0 , message )
106             END IF
107             num_seaice_changes = 0
108             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
109                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
110                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
111                   IF ( ( xice(i,j) .GE. xice_threshold ) .OR. &
112                        ( ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) .AND. ( tsk(i,j) .LT. seaice_threshold ) ) ) THEN
113                      IF ( FRACTIONAL_SEAICE == 0 ) THEN
114                         xice(i,j) = 1.0
115                      ENDIF
116                      num_seaice_changes = num_seaice_changes + 1
117                      if(landmask(i,j) .LT. 0.5 )tmn(i,j) = 271.4
118                      vegcat(i,j)=isice
119                      ivgtyp(i,j)=isice
120                      lu_index(i,j)=isice
121                      landmask(i,j)=1.
122                      xland(i,j)=1.
123                      DO loop=1,num_veg_cat
124                         landusef(i,loop,j)=0.
125                      END DO
126                      landusef(i,ivgtyp(i,j),j)=1.
128                      isltyp(i,j) = 16
129                      soilcat(i,j)=isltyp(i,j)
130                      DO loop=1,num_soil_top_cat
131                         soilctop(i,loop,j)=0
132                      END DO
133                      DO loop=1,num_soil_bot_cat
134                         soilcbot(i,loop,j)=0
135                      END DO
136                      soilctop(i,isltyp(i,j),j)=1.
137                      soilcbot(i,isltyp(i,j),j)=1.
138                   ELSE
139                      xice(i,j) = 0.0
140                   END IF
141                END DO
142             END DO
143             IF ( num_seaice_changes .GT. 0 ) THEN
144                WRITE ( message , FMT='(A,I6)' ) &
145                'Total pre number of sea ice location changes (water to land) = ', num_seaice_changes
146                CALL wrf_debug ( 0 , message )
147             END IF
149          CASE ( LSMSCHEME , NOAHMPSCHEME , RUCLSMSCHEME ,CLMSCHEME,SSIBSCHEME)   !mchen add for ssib
150             num_seaice_changes = 0
151             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
152                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
153                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
154                   IF ( landmask(i,j) .GT. 0.5 ) THEN
155                      if (xice(i,j).gt.0) num_seaice_changes = num_seaice_changes + 1
156                      xice(i,j) = 0.
157                   END IF
158                END DO
159             END DO
160             IF ( num_seaice_changes .GT. 0 ) THEN
161                WRITE ( message , FMT='(A,I6)' ) &
162                'Total pre number of land location changes (seaice set to zero) = ', num_seaice_changes
163                CALL wrf_debug ( 0 , message )
164             END IF
166       END SELECT fix_seaice
168    END SUBROUTINE adjust_for_seaice_pre
170    SUBROUTINE adjust_for_seaice_post ( xice , landmask , tsk_old , tsk , ivgtyp , vegcat , lu_index , &
171                                       xland , landusef , isltyp , soilcat , soilctop , &
172                                       soilcbot , tmn , vegfra , &
173                                       tslb , smois , sh2o , &
174                                       seaice_threshold , &
175                                       sst , flag_sst , &
176                                       fractional_seaice, &
177                                       num_veg_cat , num_soil_top_cat , num_soil_bot_cat , &
178                                       num_soil_layers , &
179                                       iswater , isice , &
180                                       scheme , &
181                                       ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
182                                       ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
183                                       its , ite , jts , jte , kts , kte )
185       IMPLICIT NONE
187       INTEGER , INTENT(IN) :: ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
188                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
189                               its , ite , jts , jte , kts , kte , &
190                               iswater , isice
191       INTEGER , INTENT(IN) :: num_veg_cat , num_soil_top_cat , num_soil_bot_cat , scheme
192       INTEGER , INTENT(IN) :: num_soil_layers
194       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_veg_cat,jms:jme) , INTENT(INOUT):: landusef
195       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_soil_top_cat,jms:jme) , INTENT(INOUT):: soilctop
196       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_soil_bot_cat,jms:jme) , INTENT(INOUT):: soilcbot
197       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_soil_layers,jms:jme) , INTENT(INOUT):: tslb , smois , sh2o
198       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme)                   , INTENT(IN):: sst
199       INTEGER , DIMENSION(ims:ime,jms:jme), INTENT(OUT) :: isltyp , ivgtyp
200       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: landmask , xice , tsk , lu_index , &
201                                                            vegcat, xland , soilcat , tmn , &
202                                                            tsk_old , vegfra
203       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_sst
204       REAL , INTENT(IN) :: seaice_threshold
205       REAL :: total_depth , mid_point_depth
207       INTEGER :: i , j , num_seaice_changes , loop
208       CHARACTER (LEN=132) :: message
211       INTEGER, INTENT(IN) :: fractional_seaice
212       real :: xice_threshold
214       IF ( FRACTIONAL_SEAICE == 0 ) THEN
215          xice_threshold = 0.5
216       ELSEIF ( FRACTIONAL_SEAICE == 1 ) THEN
217          xice_threshold = 0.02
218       ENDIF
220       num_seaice_changes = 0
221       fix_seaice : SELECT CASE ( scheme )
223          CASE ( SLABSCHEME )
225 #ifdef WRF_USE_CTSM 
226          CASE ( LSMSCHEME , NOAHMPSCHEME , CLMSCHEME, CTSMSCHEME, SSIBSCHEME )  !mchen add for ssib
227 #else
228          CASE ( LSMSCHEME , NOAHMPSCHEME , CLMSCHEME, SSIBSCHEME )   !mchen add for ssib
229 #endif
231             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
232                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
233                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
234                   IF ( xice(i,j) .GT. 200.0 ) THEN
235                      xice(i,j) = 0.
236                      num_seaice_changes = num_seaice_changes + 1
237                   END IF
238                END DO
239             END DO
240             IF ( num_seaice_changes .GT. 0 ) THEN
241                WRITE ( message , FMT='(A,I6)' ) &
242                'Total post number of sea ice locations removed (due to FLAG values) = ', &
243                num_seaice_changes
244                CALL wrf_debug ( 0 , message )
245             END IF
246             num_seaice_changes = 0
247             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
248                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
249                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
250                   IF ( ( ( tsk(i,j) .LT. 170 ) .OR. ( tsk(i,j) .GT. 400 ) ) .AND. &
251                        ( ( tsk_old(i,j) .GT. 170 ) .AND. ( tsk_old(i,j) .LT. 400 ) ) )THEN
252                      tsk(i,j) = tsk_old(i,j)
253                   END IF
254                   IF ( ( ( tsk(i,j) .LT. 170 ) .OR. ( tsk(i,j) .GT. 400 ) ) .AND. &
255                        ( ( tsk_old(i,j) .LT. 170 ) .OR. ( tsk_old(i,j) .GT. 400 ) ) )THEN
256                      print *,'TSK woes in seaice post, i,j=',i,j,'  tsk = ',tsk(i,j), tsk_old(i,j)
257                      CALL wrf_error_fatal ( 'TSK is unrealistic, problems for seaice post')
258                   ELSE IF ( ( xice(i,j) .GE. xice_threshold ) .OR. &
259                        ( ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) .AND. ( tsk(i,j) .LT. seaice_threshold ) ) ) THEN
260                      IF ( FRACTIONAL_SEAICE == 0 ) THEN
261                         xice(i,j) = 1.0
262                      ENDIF
263                      num_seaice_changes = num_seaice_changes + 1
264                      if(landmask(i,j) .LT. 0.5 )tmn(i,j) = 271.4
265                      vegcat(i,j)=isice
266                      ivgtyp(i,j)=isice
267                      lu_index(i,j)=isice
268                      landmask(i,j)=1.
269                      xland(i,j)=1.
270                      vegfra(i,j)=0.
271                      DO loop=1,num_veg_cat
272                         landusef(i,loop,j)=0.
273                      END DO
274                      landusef(i,ivgtyp(i,j),j)=1.
276                      tsk_old(i,j) = tsk(i,j)
278                      isltyp(i,j) = 16
279                      soilcat(i,j)=isltyp(i,j)
280                      DO loop=1,num_soil_top_cat
281                         soilctop(i,loop,j)=0
282                      END DO
283                      DO loop=1,num_soil_bot_cat
284                         soilcbot(i,loop,j)=0
285                      END DO
286                      soilctop(i,isltyp(i,j),j)=1.
287                      soilcbot(i,isltyp(i,j),j)=1.
289                      total_depth = 3. ! ice is 3 m deep, num_soil_layers equispaced layers
290                      DO loop = 1,num_soil_layers
291                         mid_point_depth=(total_depth/num_soil_layers)/2. + &
292                                         (loop-1)*(total_depth/num_soil_layers)
293                         tslb(i,loop,j) = ( (total_depth-mid_point_depth)*tsk(i,j) + &
294                                             mid_point_depth*tmn(i,j) ) / total_depth
295                      END DO
297                      DO loop=1,num_soil_layers
298                         smois(i,loop,j) = 1.0
299                         sh2o(i,loop,j)  = 0.0
300                      END DO
301                   ELSE IF ( xice(i,j) .LT. xice_threshold ) THEN
302                      xice(i,j) = 0.
303                   END IF
304                END DO
305             END DO
306             IF ( num_seaice_changes .GT. 0 ) THEN
307                WRITE ( message , FMT='(A,I6)' ) &
308                'Total post number of sea ice location changes (water to land) = ', num_seaice_changes
309                CALL wrf_debug ( 0 , message )
310             END IF
312         CASE ( RUCLSMSCHEME )
313             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
314                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
315                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
316                   IF ( xice(i,j) .GT. 200.0 ) THEN
317                      xice(i,j) = 0.
318                      num_seaice_changes = num_seaice_changes + 1
319                   END IF
320                END DO
321             END DO
322             IF ( num_seaice_changes .GT. 0 ) THEN
323                WRITE ( message , FMT='(A,I6)' ) &
324                'Total post number of sea ice locations removed (due to FLAG values) = ', &
325                num_seaice_changes
326                CALL wrf_debug ( 0 , message )
327             END IF
328             num_seaice_changes = 0
329             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
330                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
331                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
332                   IF ( ( ( tsk(i,j) .LT. 170 ) .OR. ( tsk(i,j) .GT. 400 ) ) .AND. &
333                        ( ( tsk_old(i,j) .GT. 170 ) .AND. ( tsk_old(i,j) .LT. 400 ) ) )THEN
334                      tsk(i,j) = tsk_old(i,j)
335                   END IF
336                   IF ( ( ( tsk(i,j) .LT. 170 ) .OR. ( tsk(i,j) .GT. 400 ) ) .AND. &
337                        ( ( tsk_old(i,j) .LT. 170 ) .OR. ( tsk_old(i,j) .GT. 400 ) ) )THEN
338                      print *,'TSK woes in seaice post, i,j=',i,j,'  tsk = ',tsk(i,j), tsk_old(i,j)
339                      CALL wrf_error_fatal ( 'TSK is unrealistic, problems for seaice post')
340                   ELSE IF ( ( xice(i,j) .GE. xice_threshold ) .OR. &
341                        ( ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) .AND. ( tsk(i,j) .LT. seaice_threshold ) ) ) THEN
342                        IF ( FRACTIONAL_SEAICE == 0 ) THEN
343                           xice(i,j) = 1.0
344                        ELSE
345                           xice(i,j)=max(0.25,xice(i,j))
346                        ENDIF
347                      num_seaice_changes = num_seaice_changes + 1
348                      if(landmask(i,j) .LT. 0.5 )tmn(i,j) = 271.4
349                      vegcat(i,j)=isice
350                      ivgtyp(i,j)=isice
351                      lu_index(i,j)=isice
352                      landmask(i,j)=1.
353                      xland(i,j)=1.
354                      vegfra(i,j)=0.
355                      DO loop=1,num_veg_cat
356                         landusef(i,loop,j)=0.
357                      END DO
358                      landusef(i,ivgtyp(i,j),j)=1.
360 !tgs - compute blended sea ice/water skin temperature
361                    if(flag_sst.eq.1) then
362                      tsk(i,j) = xice(i,j)*(min(271.4,tsk(i,j)))  &
363                                 +(1-xice(i,j))*sst(i,j)
364                    else
365                      tsk(i,j) = xice(i,j)*(min(271.4,tsk(i,j)))  &
366                                 +(1-xice(i,j))*tsk(i,j)
367                    endif
368                      tsk_old(i,j) = tsk(i,j)
370                      isltyp(i,j) = 16
371                      soilcat(i,j)=isltyp(i,j)
372                      DO loop=1,num_soil_top_cat
373                         soilctop(i,loop,j)=0
374                      END DO
375                      DO loop=1,num_soil_bot_cat
376                         soilcbot(i,loop,j)=0
377                      END DO
378                      soilctop(i,isltyp(i,j),j)=1.
379                      soilcbot(i,isltyp(i,j),j)=1.
381                  total_depth = 3. ! ice is 3 m deep, num_soil_layers equispaced layers
382                        tslb(i,1,j) = tsk(i,j)
383                        tslb(i,num_soil_layers,j) = tmn(i,j)
384                      DO loop = 2,num_soil_layers-1
385                         mid_point_depth=(total_depth/num_soil_layers)/4. + &
386                                         (loop-2)*(total_depth/num_soil_layers)
387                         tslb(i,loop,j) = ( (total_depth-mid_point_depth)*tsk(i,j) + &
388                                             mid_point_depth*tmn(i,j) ) / total_depth
389                      END DO
391                      DO loop=1,num_soil_layers
392                         smois(i,loop,j) = 1.0
393                         sh2o(i,loop,j)  = 0.0
394                      END DO
395                   ELSE IF ( xice(i,j) .LT. xice_threshold ) THEN
396                      xice(i,j) = 0.
397                   END IF
398                END DO
399             END DO
400             IF ( num_seaice_changes .GT. 0 ) THEN
401                WRITE ( message , FMT='(A,I6)' ) &
402                'Total post number of sea ice location changes (water to land) = ', num_seaice_changes
403                CALL wrf_debug ( 0 , message )
404             END IF
407       END SELECT fix_seaice
409    END SUBROUTINE adjust_for_seaice_post
411    SUBROUTINE process_percent_cat_new ( landmask ,  &
412                                 landuse_frac , soil_top_cat , soil_bot_cat , &
413                                 isltyp , ivgtyp , &
414                                 num_veg_cat , num_soil_top_cat , num_soil_bot_cat , &
415                                 ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
416                                 ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
417                                 its , ite , jts , jte , kts , kte , &
418                                 iswater )
420       IMPLICIT NONE
422       INTEGER , INTENT(IN) :: ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
423                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
424                               its , ite , jts , jte , kts , kte , &
425                               iswater
426       INTEGER , INTENT(IN) :: num_veg_cat , num_soil_top_cat , num_soil_bot_cat
427       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_veg_cat,jms:jme) , INTENT(INOUT):: landuse_frac
428       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_soil_top_cat,jms:jme) , INTENT(IN):: soil_top_cat
429       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_soil_bot_cat,jms:jme) , INTENT(IN):: soil_bot_cat
430       INTEGER , DIMENSION(ims:ime,jms:jme), INTENT(OUT) :: isltyp , ivgtyp
431       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: landmask
433       INTEGER :: i , j , l , ll, dominant_index
434       REAL :: dominant_value
436 #if ( WRF_CHEM == 1 )
437 !      REAL :: lwthresh = .99
438       REAL :: lwthresh = .50
439 #else
440       REAL :: lwthresh = .50
441 #endif
443       INTEGER , PARAMETER :: iswater_soil = 14
444       INTEGER :: iforce
445       CHARACTER (LEN=132) :: message
446       CHARACTER(LEN=256) :: mminlu
447       LOGICAL :: aggregate_lu
448 integer :: change_water , change_land
449 change_water = 0
450 change_land = 0
452       !  Sanity check on the 50/50 points
454       DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
455          DO i = its , MIN(ide-1,ite)
456             IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
457             dominant_value = landuse_frac(i,iswater,j)
458             IF ( dominant_value .EQ. lwthresh ) THEN
459                DO l = 1 , num_veg_cat
460                   IF ( l .EQ. iswater ) CYCLE
461                   IF ( ( landuse_frac(i,l,j) .EQ. lwthresh ) .AND. ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) ) THEN
462                      PRINT *,i,j,' water and category ',l,' both at 50%, landmask is ',landmask(i,j)
463                      landuse_frac(i,l,j) = lwthresh - .01
464                      landuse_frac(i,iswater,j) = lwthresh + 0.01
465                   ELSE IF ( ( landuse_frac(i,l,j) .EQ. lwthresh ) .AND. ( landmask(i,j) .GT. 0.5 ) ) THEN
466                      PRINT *,i,j,' water and category ',l,' both at 50%, landmask is ',landmask(i,j)
467                      landuse_frac(i,l,j) = lwthresh + .01
468                      landuse_frac(i,iswater,j) = lwthresh - 0.01
469                   END IF
470                END DO
471             END IF
472          END DO
473       END DO
475       !  Compute the aggregate of the vegetation/land use categories.  Lump all of the grasses together,
476       !  all of the shrubs, all of the trees, etc.  Choose the correct set of available land use
477       !  categories.  Also, make sure that the user wants to actually avail themselves of aforementioned
478       !  opportunity, as mayhaps they don't.
480       CALL nl_get_mminlu       ( 1 , mminlu       )
481       CALL nl_get_aggregate_lu ( 1 , aggregate_lu )
482       IF ( aggregate_lu ) THEN
483          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
484             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
485                IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
486                CALL aggregate_categories_part1 ( landuse_frac , iswater , num_veg_cat , mminlu(1:4) )
487             END DO
488          END DO
489       END IF
491       !  Compute the dominant VEGETATION INDEX.
493       DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
494          DO i = its , MIN(ide-1,ite)
495             IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
496             dominant_value = landuse_frac(i,1,j)
497             dominant_index = 1
498             DO l = 2 , num_veg_cat
499                IF        ( l .EQ. iswater ) THEN
500                   ! wait a bit
501                ELSE IF ( ( l .NE. iswater ) .AND. ( landuse_frac(i,l,j) .GT. dominant_value ) ) THEN
502                   dominant_value = landuse_frac(i,l,j)
503                   dominant_index = l
504                END IF
505             END DO
506             IF ( landuse_frac(i,iswater,j) .GT. lwthresh ) THEN
507                dominant_value = landuse_frac(i,iswater,j)
508                dominant_index = iswater
509             ELSE IF ( ( landuse_frac(i,iswater,j) .EQ. lwthresh) .AND. &
510                       ( landmask(i,j) .LT. 0.5) .AND. &
511                       ( dominant_value .EQ. lwthresh) ) THEN
512                dominant_value = landuse_frac(i,iswater,j)
513                dominant_index = iswater
514             ELSE IF ( ( landuse_frac(i,iswater,j) .EQ. lwthresh) .AND. &
515                       ( landmask(i,j) .GT. 0.5) .AND. &
516                       ( dominant_value .EQ. lwthresh) ) THEN
517                !no op
518             ELSE IF ( ( landuse_frac(i,iswater,j) .EQ. lwthresh ) .AND. &
519                       ( dominant_value .LT. lwthresh ) ) THEN
520                dominant_value = landuse_frac(i,iswater,j)
521                dominant_index = iswater
522             END IF
523             IF      ( dominant_index .EQ. iswater ) THEN
524 if(landmask(i,j).gt.lwthresh) then
525 !print *,'changing to water at point ',i,j
526 !WRITE ( num_cat_count , FMT = '(I3)' ) num_veg_cat
527 !WRITE ( message , FMT = '('//num_cat_count//'(i3,1x))' ) ints(1:num_veg_cat)
528 !CALL wrf_debug(1,message)
529 !WRITE ( message , FMT = '('//num_cat_count//'(i3,1x))' ) nint(landuse_frac(i,:,j)*100)
530 !CALL wrf_debug(1,message)
531 change_water=change_water+1
532 endif
533                landmask(i,j) = 0
534             ELSE IF ( dominant_index .NE. iswater ) THEN
535 if(landmask(i,j).lt.lwthresh) then
536 !print *,'changing to land at point ',i,j
537 !WRITE ( num_cat_count , FMT = '(I3)' ) num_veg_cat
538 !WRITE ( message , FMT = '('//num_cat_count//'(i3,1x))' ) ints(1:num_veg_cat)
539 !CALL wrf_debug(1,message)
540 !WRITE ( message , FMT = '('//num_cat_count//'(i3,1x))' ) nint(landuse_frac(i,:,j)*100)
541 !CALL wrf_debug(1,message)
542 change_land=change_land+1
543 endif
544                landmask(i,j) = 1
545             END IF
546             ivgtyp(i,j) = dominant_index
547          END DO
548       END DO
550       !  Compute the dominant SOIL TEXTURE INDEX, TOP.
552       iforce = 0
553       DO i = its , MIN(ide-1,ite)
554          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
555             IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
556             dominant_value = soil_top_cat(i,1,j)
557             dominant_index = 1
558             IF ( landmask(i,j) .GT. lwthresh ) THEN
559                DO l = 2 , num_soil_top_cat
560                   IF ( ( l .NE. iswater_soil ) .AND. ( soil_top_cat(i,l,j) .GT. dominant_value ) ) THEN
561                      dominant_value = soil_top_cat(i,l,j)
562                      dominant_index = l
563                   END IF
564                END DO
565                IF ( dominant_value .LT. 0.01 ) THEN
566                   iforce = iforce + 1
567                   WRITE ( message , FMT = '(A,I4,I4)' ) &
568                   'based on landuse, changing soil to land at point ',i,j
569                   CALL wrf_debug(1,message)
570                   WRITE ( num_cat_count , FMT = '(I3)' ) num_soil_top_cat
571                   WRITE ( message , FMT = '('//num_cat_count//'(i3,1x))' ) (ints(l),l=1,num_soil_top_cat)
572                   CALL wrf_debug(1,message)
573                   WRITE ( message , FMT = '('//num_cat_count//'(i3,1x))' ) &
574                     ((nint(soil_top_cat(i,ints(l),j)*100)), l=1,num_soil_top_cat)
575                   CALL wrf_debug(1,message)
576                   dominant_index = 8
577                END IF
578             ELSE
579                dominant_index = iswater_soil
580             END IF
581             isltyp(i,j) = dominant_index
582          END DO
583       END DO
585 if(iforce.ne.0)then
586 WRITE(message,FMT='(A,I4,A,I6)' ) &
587 'forcing artificial silty clay loam at ',iforce,' points, out of ',&
588 (MIN(ide-1,ite)-its+1)*(MIN(jde-1,jte)-jts+1)
589 CALL wrf_debug(0,message)
590 endif
591 print *,'LAND  CHANGE = ',change_land
592 print *,'WATER CHANGE = ',change_water
594    END SUBROUTINE process_percent_cat_new
596    SUBROUTINE process_soil_real ( tsk , tmn , tavgsfc, &
597                                 landmask , sst , ht, toposoil, &
598                                 st_input , sm_input , sw_input , &
599                                 st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
600                                 zs , dzs , flag_sm_adj, tslb , smois , sh2o , &
601                                 flag_sst , flag_tavgsfc, flag_soilhgt, &
602                                 flag_soil_layers, flag_soil_levels, &
603                                 ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
604                                 ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
605                                 its , ite , jts , jte , kts , kte , &
606                                 sf_surface_physics , num_soil_layers , real_data_init_type , &
607                                 num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
608                                 num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc )
610       IMPLICIT NONE
612       INTEGER , INTENT(IN) :: ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
613                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
614                               its , ite , jts , jte , kts , kte , &
615                               sf_surface_physics , num_soil_layers , real_data_init_type , &
616                               num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
617                               num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc
619       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_sst, flag_tavgsfc, flag_sm_adj
620       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_soil_layers, flag_soil_levels, flag_soilhgt
622       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: landmask , sst
624       INTEGER , DIMENSION(1:num_st_levels_input) , INTENT(INOUT) :: st_levels_input
625       INTEGER , DIMENSION(1:num_sm_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sm_levels_input
626       INTEGER , DIMENSION(1:num_sw_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sw_levels_input
627       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_st_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: st_input
628       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sm_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sm_input
629       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sw_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sw_input
631       REAL, DIMENSION(1:num_soil_layers), INTENT(OUT)  ::  zs,dzs
632       REAL , DIMENSION(ims:ime,num_soil_layers,jms:jme) , INTENT(OUT) :: tslb , smois , sh2o
633       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: tavgsfc, ht, toposoil
634       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: tsk, tmn
636       INTEGER :: i , j , k, l , dominant_index , num_soil_cat , num_veg_cat, closest_layer
637       REAL :: dominant_value, closest_depth, diff_cm
638       REAL , ALLOCATABLE , DIMENSION(:) :: depth     ! Soil layer thicknesses (cm)
639       REAL, PARAMETER :: get_temp_closest_to = 30.   ! use soil temperature closest to this depth (cm)
640       REAL, PARAMETER :: something_big = 1.e6        ! Initialize closest depth as something big (cm)
641       INTEGER :: something_far = 1000                ! Soil array index far away
642       CHARACTER (LEN=132) :: message
644       !  Case statement for tmn initialization
645       !  Need to have a reasonable default value for annual mean deeeeep soil temperature
646       !  For sf_surface_physics = 1, we want to use close to a 30 cm value
647       !  for the bottom level of the soil temps.
648       ! NOTE:  We are assuming that soil_layers are the same for each grid point
650       fix_bottom_level_for_temp : SELECT CASE ( sf_surface_physics )
651          CASE (SLABSCHEME)
652             IF ( flag_tavgsfc  .EQ. 1 ) THEN
653                CALL wrf_debug ( 0 , 'Using average surface temperature for tmn')
654                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
655                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
656                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
657                      tmn(i,j) = tavgsfc(i,j)
658                   END DO
659                END DO
660             ELSE
661             ! Look for soil temp close to 30 cm
662                closest_layer = something_far
663                closest_depth = something_big
664                DO k = 1, num_st_levels_input
665                   diff_cm = abs( st_levels_input(k) - get_temp_closest_to )
666                   IF ( diff_cm < closest_depth ) THEN
667                      closest_depth = diff_cm
668                      closest_layer = k
669                   END IF
670                END DO
671                IF ( closest_layer == something_far ) THEN
672                   CALL wrf_debug ( 0 , 'No soil temperature data for grid%tmn near 30 cm')
673                   CALL wrf_debug ( 0 , 'Using 1 degree static annual mean temps' )
674                ELSE
675                   write(message, FMT='(A,F7.2,A,I3)')&
676                      'Soil temperature closest to ',get_temp_closest_to, &
677                      ' at level ',st_levels_input(closest_layer)
678                   CALL wrf_debug ( 0 , message )
679                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
680                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
681                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
682                         tmn(i,j) = st_input(i,closest_layer+1,j)
683                      END DO
684                   END DO
685                END IF
686             END IF
688          CASE (LSMSCHEME)
690          CASE (NOAHMPSCHEME)
692          CASE (CLMSCHEME)
694          CASE (RUCLSMSCHEME)
696          CASE (PXLSMSCHEME)
697 ! When the input data from met_em is in layers, there is an additional level added to the beginning
698 ! of the array to define the surface, which is why we add the extra value (closest_layer+1)
699             IF ( flag_tavgsfc  .EQ. 1 ) THEN
700                CALL wrf_debug ( 0 , 'Using average surface temperature for tmn')
701                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
702                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
703                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
704                      tmn(i,j) = tavgsfc(i,j)
705                   END DO
706                END DO
707             ELSE
708             ! Look for soil temp close to 30 cm
709                closest_layer = num_st_levels_input+1
710                closest_depth = something_big
711                DO k = 1, num_st_levels_input
712                   diff_cm = abs( st_levels_input(k) - get_temp_closest_to )
713                   IF ( diff_cm < closest_depth ) THEN
714                      closest_depth = diff_cm
715                      closest_layer = k
716                   END IF
717                END DO
718                IF ( closest_layer == num_st_levels_input + 1 ) THEN
719                   CALL wrf_debug ( 0 , 'No soil temperature data for grid%tmn near 30 cm')
720                   CALL wrf_debug ( 0 , 'Using 1 degree static annual mean temps' )
721                ELSE
722                   write(message, FMT='(A,F7.2,A,I3)')&
723                      'Soil temperature closest to ',get_temp_closest_to, &
724                      ' at level ',st_levels_input(closest_layer)
725                   CALL wrf_debug ( 0 , message )
726                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
727                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
728                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
729                         tmn(i,j) = st_input(i,closest_layer+1,j)
730                      END DO
731                   END DO
732                END IF
733             END IF
735 #if 0
736             ! Loop over layers and do a weighted mean
737             IF ( ALLOCATED ( depth ) ) DEALLOCATE ( depth )
738             ALLOCATE ( depth(num_st_levels_input) )
739             IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
740                DO k = num_st_levels_input, 2, -1
741                   depth(k) = st_levels_input(k) - st_levels_input(k-1)
742                END DO
743                depth(1) = st_levels_input(1)
744             ELSE IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
745                DO k = 2, num_st_levels_input
746                   depth(k) = st_levels_input(k) - st_levels_input(k-1)
747                END DO
748                depth(1) = 0.
749             END IF
751             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
752                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
753                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
754                   tmn(i,j) = 0.
755                   DO k = 1, num_st_levels_input
756                      tmn(i,j) = tmn(i,j) + depth(k) * st_input(i,k,j)
757                   END DO
758                END DO
759             END DO
760             DEALLOCATE ( depth )
762 #endif
764       END SELECT fix_bottom_level_for_temp
766       !  Adjust the various soil temperature values depending on the difference in
767       !  elevation between the current model's elevation and the incoming data's
768       !  orography.
770       adjust_soil : SELECT CASE ( sf_surface_physics )
772          CASE ( SLABSCHEME,LSMSCHEME,NOAHMPSCHEME,RUCLSMSCHEME,PXLSMSCHEME,CLMSCHEME,SSIBSCHEME )
773             CALL adjust_soil_temp_new ( tmn , sf_surface_physics , tsk , ht ,            &
774                                         toposoil , landmask , st_input, st_levels_input, &
775                                         flag_soilhgt , flag_tavgsfc ,                    &
776                                         flag_soil_layers , flag_soil_levels,             &
777                                         num_st_levels_input, num_st_levels_alloc,        &
778                                         ids , ide , jds , jde , kds , kde ,              &
779                                         ims , ime , jms , jme , kms , kme ,              &
780                                         its , ite , jts , jte , kts , kte )
782       END SELECT adjust_soil
784       !  Initialize the soil depth, and the soil temperature and moisture.
785    
786       IF      ( ( sf_surface_physics .EQ. SLABSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
787          CALL init_soil_depth_1 ( zs , dzs , num_soil_layers )
788          CALL init_soil_1_real ( tsk , tmn , tslb , zs , dzs , num_soil_layers , real_data_init_type , &
789                                  landmask , sst , flag_sst , &
790                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
791                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
792                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
794       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. LSMSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
795          CALL init_soil_depth_2 ( zs , dzs , num_soil_layers )
796          CALL init_soil_2_real ( tsk , tmn , smois , sh2o , tslb , &
797                                  st_input , sm_input , sw_input , landmask , sst , &
798                                  zs , dzs , &
799                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
800                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
801                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
802                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
803                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
804                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
805                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
806       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. NOAHMPSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
807          CALL init_soil_depth_2 ( zs , dzs , num_soil_layers )
808          CALL init_soil_2_real ( tsk , tmn , smois , sh2o , tslb , &
809                                  st_input , sm_input , sw_input , landmask , sst , &
810                                  zs , dzs , &
811                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
812                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
813                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
814                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
815                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
816                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
817                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
818       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. RUCLSMSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
819          CALL init_soil_depth_3 ( zs , dzs , num_soil_layers )
820          CALL init_soil_3_real ( tsk , tmn , smois , tslb , &
821                                  st_input , sm_input , landmask , sst , &
822                                  zs , dzs , flag_sm_adj,    &
823                                  st_levels_input , sm_levels_input , &
824                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input , &
825                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , &
826                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
827                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
828                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
829                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
830 !CLM -- Jiming Jin 10/17/2012
831       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. CLMSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
832          CALL init_soil_depth_4 ( zs , dzs , num_soil_layers )
833          CALL init_soil_4_real ( tsk , tmn , smois , sh2o , tslb , &
834                                  st_input , sm_input , sw_input , landmask , sst , &
835                                  zs , dzs , &
836                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
837                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
838                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
839                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
840                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
841                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
842                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
843       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. PXLSMSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
844          CALL init_soil_depth_7 ( zs , dzs , num_soil_layers )
845          CALL init_soil_7_real ( tsk , tmn , smois , sh2o, tslb , &
846                                  st_input , sm_input , sw_input, landmask , sst , &
847                                  zs , dzs , &
848                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input, &
849                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
850                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
851                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
852                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
853                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
854                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
855       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. SSIBSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
856          CALL init_soil_depth_8 ( zs , dzs , num_soil_layers )
857          CALL init_soil_2_real ( tsk , tmn , smois , sh2o , tslb , &
858                                  st_input , sm_input , sw_input , landmask , sst , &
859                                  zs , dzs , &
860                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
861                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
862                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
863                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
864                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
865                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
866                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
867       END IF
869    END SUBROUTINE process_soil_real
871    SUBROUTINE process_soil_ideal ( xland,xice,vegfra,snow,canwat,  &
872                                    ivgtyp,isltyp,tslb,smois, &
873                                    tsk,tmn,zs,dzs,           &
874                                    num_soil_layers,          &
875                                    sf_surface_physics ,      &
876                                    ids,ide, jds,jde, kds,kde,&
877                                    ims,ime, jms,jme, kms,kme,&
878                                    its,ite, jts,jte, kts,kte )
880       IMPLICIT NONE
882       INTEGER, INTENT(IN) ::ids,ide, jds,jde, kds,kde,  &
883                             ims,ime, jms,jme, kms,kme,  &
884                             its,ite, jts,jte, kts,kte
886       INTEGER, INTENT(IN) :: num_soil_layers , sf_surface_physics
888       REAL, DIMENSION( ims:ime, num_soil_layers, jms:jme ) , INTENT(INOUT) :: smois, tslb
890       REAL, DIMENSION(num_soil_layers), INTENT(OUT) :: dzs,zs
892       REAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ) , INTENT(INOUT) :: tsk, tmn
893       REAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ) , INTENT(OUT) :: xland, snow, canwat, xice, vegfra
894       INTEGER, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ) , INTENT(OUT) :: ivgtyp, isltyp
896       !  Local variables.
898       INTEGER :: itf,jtf
900       itf=MIN(ite,ide-1)
901       jtf=MIN(jte,jde-1)
903       IF      ( ( sf_surface_physics .EQ. SLABSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
904          CALL init_soil_depth_1 ( zs , dzs , num_soil_layers )
905          CALL init_soil_1_ideal(tsk,tmn,tslb,xland,                      &
906                                 ivgtyp,zs,dzs,num_soil_layers,           &
907                                 ids,ide, jds,jde, kds,kde,               &
908                                 ims,ime, jms,jme, kms,kme,               &
909                                 its,ite, jts,jte, kts,kte                )
910       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. LSMSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
911          CALL init_soil_depth_2 ( zs , dzs , num_soil_layers )
912          CALL init_soil_2_ideal ( xland,xice,vegfra,snow,canwat,         &
913                                   ivgtyp,isltyp,tslb,smois,tmn,          &
914                                   num_soil_layers,                       &
915                                   ids,ide, jds,jde, kds,kde,             &
916                                   ims,ime, jms,jme, kms,kme,             &
917                                   its,ite, jts,jte, kts,kte              )
918       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. NOAHMPSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
919          CALL init_soil_depth_2 ( zs , dzs , num_soil_layers )
920          CALL init_soil_2_ideal ( xland,xice,vegfra,snow,canwat,         &
921                                   ivgtyp,isltyp,tslb,smois,tmn,          &
922                                   num_soil_layers,                       &
923                                   ids,ide, jds,jde, kds,kde,             &
924                                   ims,ime, jms,jme, kms,kme,             &
925                                   its,ite, jts,jte, kts,kte              )
926       ELSE IF ( ( sf_surface_physics .EQ. RUCLSMSCHEME ) .AND. ( num_soil_layers .GT. 1 ) ) THEN
927          CALL init_soil_depth_3 ( zs , dzs , num_soil_layers )
929       END IF
931    END SUBROUTINE process_soil_ideal
933    SUBROUTINE adjust_soil_temp_new ( tmn , sf_surface_physics , tsk , ter ,            &
934                                      toposoil , landmask , st_input , st_levels_input, &
935                                      flag_toposoil , flag_tavgsfc ,                    &
936                                      flag_soil_layers , flag_soil_levels,              &
937                                      num_st_levels_input, num_st_levels_alloc,         &
938                                      ids , ide , jds , jde , kds , kde ,               &
939                                      ims , ime , jms , jme , kms , kme ,               &
940                                      its , ite , jts , jte , kts , kte )
942       IMPLICIT NONE
944       INTEGER , INTENT(IN) :: ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
945                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
946                               its , ite , jts , jte , kts , kte 
947       INTEGER , INTENT(IN) :: num_st_levels_input, num_st_levels_alloc
949       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN)    :: ter , toposoil , landmask
950       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: tmn , tsk
951       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_st_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: st_input
952       INTEGER , DIMENSION(1:num_st_levels_input) , INTENT(IN) :: st_levels_input
954       INTEGER , INTENT(IN) :: sf_surface_physics , flag_toposoil , flag_tavgsfc
955       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_soil_layers , flag_soil_levels
957       INTEGER :: i , j, k , st_near_sfc
959       REAL :: soil_elev_min_val ,  soil_elev_max_val , soil_elev_min_dif , soil_elev_max_dif
961       !  Adjust the annual mean temperature as if it is based on from a sea-level elevation
962       !  if the value used is from the actual annula mean data set.  If the input field to
963       !  be used for tmn is one of the first-guess input temp fields, need to do an adjustment
964       !  only on the diff in topo from the model terrain and the first-guess terrain.
966        SELECT CASE ( sf_surface_physics )
968          CASE ( LSMSCHEME , NOAHMPSCHEME,CLMSCHEME )
969             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
970                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
971                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
972                   IF (landmask(i,j) .GT. 0.5 ) THEN
973                      tmn(i,j) = tmn(i,j) - 0.0065 * ter(i,j)
974                   END IF
975                END DO
976             END DO
978          CASE (RUCLSMSCHEME)
979             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
980                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
981                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
982                   IF (landmask(i,j) .GT. 0.5 ) THEN
983                      tmn(i,j) = tmn(i,j) - 0.0065 * ter(i,j)
984                   END IF
985                END DO
986             END DO
988       END SELECT
991       !  Do we have a soil field with which to modify soil temperatures?
993       IF ( flag_toposoil .EQ. 1 ) THEN
995          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
996             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
998                IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
999                !  Is the toposoil field OK, or is it a subversive soil elevation field.  We can tell
1000                !  usually by looking at values.  Anything less than -1000 m (lower than the Dead Sea) is
1001                !  bad.  Anything larger than 10 km (taller than Everest) is toast.  Also, anything where
1002                !  the difference between the soil elevation and the terrain is greater than 3 km means
1003                !  that the soil data is either all zeros or that the data are inconsistent.  Any of these
1004                !  three conditions is grievous enough to induce a WRF fatality.  However, if they are at
1005                !  a water point, then we can safely ignore them.
1007                soil_elev_min_val = toposoil(i,j)
1008                soil_elev_max_val = toposoil(i,j)
1009                soil_elev_min_dif = ter(i,j) - toposoil(i,j)
1010                soil_elev_max_dif = ter(i,j) - toposoil(i,j)
1012                IF      ( ( soil_elev_min_val .LT. -1000 ) .AND. ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) ) THEN
1013                   CYCLE
1014                ELSE IF ( ( soil_elev_min_val .LT. -1000 ) .AND. ( landmask(i,j) .GT. 0.5 ) ) THEN
1015 !print *,'no soil temperature elevation adjustment, soil height too small = ',toposoil(i,j)
1016 cycle
1017 !                 CALL wrf_error_fatal ( 'TOPOSOIL values have large negative values < -1000 m, unrealistic.' )
1018                ENDIF
1020                IF      ( ( soil_elev_max_val .GT. 10000 ) .AND. ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) ) THEN
1021                   CYCLE
1022                ELSE IF ( ( soil_elev_max_val .GT. 10000 ) .AND. ( landmask(i,j) .GT. 0.5 ) ) THEN
1023 print *,'no soil temperature elevation adjustment, soil height too high = ',toposoil(i,j)
1024 cycle
1025                   CALL wrf_error_fatal ( 'TOPOSOIL values have large positive values > 10,000 m , unrealistic.' )
1026                ENDIF
1028                IF      ( ( ( soil_elev_min_dif .LT. -3000 ) .OR. ( soil_elev_max_dif .GT. 3000 ) ) .AND. &
1029                            ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) ) THEN
1030                   CYCLE
1031                ELSE IF ( ( ( soil_elev_min_dif .LT. -3000 ) .OR. ( soil_elev_max_dif .GT. 3000 ) ) .AND. &
1032                            ( landmask(i,j) .GT. 0.5 ) ) THEN
1033 print *,'no soil temperature elevation adjustment, diff of soil height and terrain = ',ter(i,j) - toposoil(i,j)
1034 cycle
1035                   CALL wrf_error_fatal ( 'TOPOSOIL difference with terrain elevation differs by more than 3000 m, unrealistic' )
1036                ENDIF
1038                !  For each of the fields that we would like to modify, check to see if it came in from the SI.
1039                !  If so, then use a -6.5 K/km lapse rate (based on the elevation diffs).  We only adjust when we
1040                !  are not at a water point.
1042                IF (landmask(i,j) .GT. 0.5 ) THEN
1043                   IF ( sf_surface_physics .EQ. SLABSCHEME ) THEN
1044                      st_near_sfc = 0                             ! Check if there is a soil layer above 40 cm
1045                      DO k = 1, num_st_levels_input
1046                         IF ( st_levels_input(k) .LE. 40 ) THEN
1047                            st_near_sfc = 1
1048                         END IF
1049                      END DO
1050                      IF ( ( flag_tavgsfc  == 1 ) .OR. ( st_near_sfc == 1 ) ) THEN
1051                         tmn(i,j) = tmn(i,j) - 0.0065 * ( ter(i,j) - toposoil(i,j) )
1052                      ELSE
1053                         tmn(i,j) = tmn(i,j) - 0.0065 * ter(i,j)
1054                      END IF
1055                   END IF
1057                   tsk(i,j) = tsk(i,j) - 0.0065 * ( ter(i,j) - toposoil(i,j) )
1058       
1059                   IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
1060                      DO k = 2, num_st_levels_input+1
1061                         st_input(i,k,j) = st_input(i,k,j) - 0.0065 * ( ter(i,j) - toposoil(i,j) )
1062                      END DO
1063                   ELSE
1064                      DO k = 1, num_st_levels_input
1065                         st_input(i,k,j) = st_input(i,k,j) - 0.0065 * ( ter(i,j) - toposoil(i,j) )
1066                      END DO
1067                   END IF
1069                END IF
1070             END DO
1071          END DO
1073       END IF
1075    END SUBROUTINE adjust_soil_temp_new
1078    SUBROUTINE init_soil_depth_1 ( zs , dzs , num_soil_layers )
1080       IMPLICIT NONE
1082       INTEGER, INTENT(IN) :: num_soil_layers
1084       REAL, DIMENSION(1:num_soil_layers), INTENT(OUT)  ::  zs,dzs
1086       INTEGER                   ::      l
1088       !  Define layers (top layer = 0.01 m).  Double the thicknesses at each step (dzs values).
1089       !  The distance from the ground level to the midpoint of the layer is given by zs.
1091       !    -------   Ground Level   ----------      ||      ||   ||  ||
1092       !                                             ||      ||   ||  || zs(1) = 0.005 m
1093       !    --  --  --  --  --  --  --  --  --       ||      ||   ||  \/
1094       !                                             ||      ||   ||
1095       !    -----------------------------------      ||  ||  ||   \/   dzs(1) = 0.01 m
1096       !                                             ||  ||  ||
1097       !                                             ||  ||  || zs(2) = 0.02
1098       !    --  --  --  --  --  --  --  --  --       ||  ||  \/
1099       !                                             ||  ||
1100       !                                             ||  ||
1101       !    -----------------------------------  ||  ||  \/   dzs(2) = 0.02 m
1102       !                                         ||  ||
1103       !                                         ||  ||
1104       !                                         ||  ||
1105       !                                         ||  || zs(3) = 0.05
1106       !    --  --  --  --  --  --  --  --  --   ||  \/
1107       !                                         ||
1108       !                                         ||
1109       !                                         ||
1110       !                                         ||
1111       !    -----------------------------------  \/   dzs(3) = 0.04 m
1113       IF ( num_soil_layers .NE. 5 ) THEN
1114          PRINT '(A)','The SLAB thermal diffusion LSM uses 5 layers.  Set num_soil_layers=5 in the namelist (&physics).'
1115          CALL wrf_error_fatal ( '5-layer_diffusion_uses_5_layers' )
1116       END IF
1118       dzs(1)=.01
1119       zs(1)=.5*dzs(1)
1121       DO l=2,num_soil_layers
1122          dzs(l)=2*dzs(l-1)
1123          zs(l)=zs(l-1)+.5*dzs(l-1)+.5*dzs(l)
1124       ENDDO
1126    END SUBROUTINE init_soil_depth_1
1128    SUBROUTINE init_soil_depth_2 ( zs , dzs , num_soil_layers )
1130       IMPLICIT NONE
1132       INTEGER, INTENT(IN) :: num_soil_layers
1134       REAL, DIMENSION(1:num_soil_layers), INTENT(OUT)  ::  zs,dzs
1136       INTEGER                   ::      l
1138       dzs = (/ 0.1 , 0.3 , 0.6 , 1.0 /)
1140       IF ( num_soil_layers .NE. 4 ) THEN
1141          PRINT '(A)','The Noah and NoahMP LSMs use 4 layers.  Set num_soil_layers=4 in the namelist (&physics).'
1142          CALL wrf_error_fatal ( 'LSM_uses_4_layers' )
1143       END IF
1145       zs(1)=.5*dzs(1)
1147       DO l=2,num_soil_layers
1148          zs(l)=zs(l-1)+.5*dzs(l-1)+.5*dzs(l)
1149       ENDDO
1151    END SUBROUTINE init_soil_depth_2
1153    SUBROUTINE init_soil_depth_3 ( zs , dzs , num_soil_layers )
1155       IMPLICIT NONE
1157       INTEGER, INTENT(IN) :: num_soil_layers
1159       REAL, DIMENSION(1:num_soil_layers), INTENT(OUT)  ::  zs,dzs
1160       REAL, DIMENSION(1:num_soil_layers)               ::  zs2
1162       INTEGER                   ::      l
1164       CHARACTER (LEN=132) :: message
1166 ! in RUC LSM ZS - soil levels, and DZS - soil layer thicknesses, not used
1167 ! ZS is specified in the namelist: num_soil_layers = 6 or 9.
1168 ! Other options with number of levels are possible, but
1169 ! WRF users should change consistently the namelist entry with the
1170 !    ZS array in this subroutine.
1172      IF ( num_soil_layers .EQ. 6) THEN
1173       zs  = (/ 0.00 , 0.05 , 0.20 , 0.40 , 1.60 , 3.00 /)
1174      ELSEIF ( num_soil_layers .EQ. 9) THEN
1175       zs  = (/ 0.00 , 0.01 , 0.04 , 0.10 , 0.30, 0.60, 1.00 , 1.60, 3.00 /)
1176 !     zs  = (/ 0.00 , 0.005 , 0.02 , 0.10 , 0.30, 0.60, 1.00 , 1.60, 3.00 /)
1177      ENDIF
1179       zs2(1) = 0.
1180       zs2(2) = (zs(2) + zs(1))*0.5
1181       dzs(1) = zs2(2) - zs2(1)
1182      do l = 2, num_soil_layers - 1
1183       zs2(l) = (zs(l+1) + zs(l)) * 0.5
1184       dzs(l) = zs2(l) - zs2(l-1)
1185      enddo
1186       zs2(num_soil_layers) = zs(num_soil_layers)
1187       dzs(num_soil_layers) = zs2(num_soil_layers) - zs2(num_soil_layers-1)
1189       IF ( num_soil_layers .EQ. 4 .OR. num_soil_layers .EQ. 5 ) THEN
1190          write (message, FMT='(A)') 'The RUC LSM uses 6, 9 or more levels.  Set num_soil_layers in the namelist (&physics).'
1191          CALL wrf_error_fatal ( message )
1192       END IF
1194    END SUBROUTINE init_soil_depth_3
1196    SUBROUTINE init_soil_depth_4 ( zs , dzs , num_soil_layers )
1198       IMPLICIT NONE
1200       INTEGER, INTENT(IN) :: num_soil_layers
1202       REAL, DIMENSION(1:num_soil_layers), INTENT(OUT)  ::  zs,dzs
1203       REAL, PARAMETER :: scalez = 0.025
1205       INTEGER                   ::      l
1207       !  Define layers (top layer = 0.01 m).  Double the thicknesses at each
1208       !  step (dzs values).
1209       !  The distance from the ground level to the midpoint of the layer is
1210       !  given by zs.
1212       !    -------   Ground Level   ----------      ||      ||   ||  ||
1213       !                                             ||      ||   ||  || zs(1) =
1214       !                                             0.005 m
1215       !    --  --  --  --  --  --  --  --  --       ||      ||   ||  \/
1216       !                                             ||      ||   ||
1217       !    -----------------------------------      ||  ||  ||   \/   dzs(1) =
1218       !    0.01 m
1219       !                                             ||  ||  ||
1220       !                                             ||  ||  || zs(2) = 0.02
1221       !    --  --  --  --  --  --  --  --  --       ||  ||  \/
1222       !                                             ||  ||
1223       !                                             ||  ||
1224       !    -----------------------------------  ||  ||  \/   dzs(2) = 0.02 m
1225       !                                         ||  ||
1226       !                                         ||  ||
1227       !                                         ||  ||
1228       !                                         ||  || zs(3) = 0.05
1229       !    --  --  --  --  --  --  --  --  --   ||  \/
1230       !                                         ||
1231       !                                         ||
1232       !                                         ||
1233       !                                         ||
1234       !    -----------------------------------  \/   dzs(3) = 0.04 m
1236       do l = 1, num_soil_layers
1237          zs(l) = scalez*(exp(0.5*(l-0.5))-1.)    !node depths
1238       enddo
1239        dzs(1) = 0.5*(zs(1)+zs(2))             !thickness b/n two interfaces
1240        do l = 2,num_soil_layers-1
1241          dzs(l)= 0.5*(zs(l+1)-zs(l-1))
1242        enddo
1243        dzs(num_soil_layers) = zs(num_soil_layers)-zs(num_soil_layers-1)
1245    END SUBROUTINE init_soil_depth_4
1247    SUBROUTINE init_soil_depth_7 ( zs , dzs , num_soil_layers )
1249       IMPLICIT NONE
1251       INTEGER, INTENT(IN) :: num_soil_layers
1253       REAL, DIMENSION(1:num_soil_layers), INTENT(OUT)  ::  zs,dzs
1255       INTEGER                   ::      l
1257       dzs = (/ 0.01 , 0.99 /)
1259       IF ( num_soil_layers .NE. 2 ) THEN
1260          PRINT '(A)','The PX LSM uses 2 layers.  Set num_soil_layers=2 in the namelist (&physics).'
1261          CALL wrf_error_fatal ( 'PXLSM_uses_2_layers' )
1262       END IF
1264       zs(1) = 0.5 * dzs(1)
1265       zs(2) = dzs(1) + 0.5 * dzs(2)
1267    END SUBROUTINE init_soil_depth_7
1269    SUBROUTINE init_soil_depth_8 ( zs , dzs , num_soil_layers )
1271       IMPLICIT NONE
1273       INTEGER, INTENT(IN) :: num_soil_layers
1275       REAL, DIMENSION(1:num_soil_layers), INTENT(OUT)  ::  zs,dzs
1277       zs(1) = 0.00
1278       zs(2) = 0.05
1279       zs(3) = 1.05
1281       dzs(1) = 0.05
1282       dzs(2) = 1.00
1283       dzs(3) = 0.00
1285    END SUBROUTINE init_soil_depth_8
1287    SUBROUTINE init_soil_1_real ( tsk , tmn , tslb , zs , dzs , &
1288                                  num_soil_layers , real_data_init_type , &
1289                                  landmask , sst , flag_sst , &
1290                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
1291                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
1292                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
1294       IMPLICIT NONE
1296       INTEGER , INTENT(IN) :: num_soil_layers , real_data_init_type , &
1297                               ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
1298                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
1299                               its , ite , jts , jte , kts , kte
1301       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_sst
1303       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: landmask , sst
1304       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: tsk , tmn
1306       REAL , DIMENSION(num_soil_layers) :: zs , dzs
1308       REAL , DIMENSION(ims:ime,num_soil_layers,jms:jme) , INTENT(OUT) :: tslb
1310       INTEGER :: i , j , l
1312       !  Soil temperature is linearly interpolated between the skin temperature (taken to be at a
1313       !  depth of 0.5 cm) and the deep soil, annual temperature (taken to be at a depth of 23 cm).
1314       !  The tslb(i,1,j) is the skin temperature, and the tslb(i,num_soil_layers,j) level is the
1315       !  annual mean temperature.
1317       DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1318          DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1319             IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1320             IF ( landmask(i,j) .GT. 0.5 ) THEN
1321                DO l = 1 , num_soil_layers
1322                   tslb(i,l,j)= ( tsk(i,j) * ( zs(num_soil_layers) - zs(l) )   + &
1323                                  tmn(i,j) * ( zs(              l) - zs(1) ) ) / &
1324                                             ( zs(num_soil_layers) - zs(1) )
1325                END DO
1326             ELSE
1327                IF ( ( real_data_init_type .EQ. 1 ) .AND. ( flag_sst .EQ. 1 ) ) THEN
1328                   DO l = 1 , num_soil_layers
1329                      tslb(i,l,j)= sst(i,j)
1330                   END DO
1331                ELSE
1332                   DO l = 1 , num_soil_layers
1333                      tslb(i,l,j)= tsk(i,j)
1334                   END DO
1335                END IF
1336             END IF
1337          END DO
1338       END DO
1340    END SUBROUTINE init_soil_1_real
1342    SUBROUTINE init_soil_1_ideal(tsk,tmn,tslb,xland,             &
1343                        ivgtyp,ZS,DZS,num_soil_layers,           &
1344                        ids,ide, jds,jde, kds,kde,               &
1345                        ims,ime, jms,jme, kms,kme,               &
1346                        its,ite, jts,jte, kts,kte                )
1348       IMPLICIT NONE
1350       INTEGER, INTENT(IN   )    ::      ids,ide, jds,jde, kds,kde, &
1351                                         ims,ime, jms,jme, kms,kme, &
1352                                         its,ite, jts,jte, kts,kte
1354       INTEGER, INTENT(IN   )    ::      num_soil_layers
1356       REAL, DIMENSION( ims:ime , num_soil_layers , jms:jme ), INTENT(OUT) :: tslb
1357       REAL, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ), INTENT(OUT) :: xland
1358       INTEGER, DIMENSION( ims:ime , jms:jme ), INTENT(OUT) :: ivgtyp
1360       REAL, DIMENSION(1:), INTENT(IN) :: dzs,zs
1362       REAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ) , INTENT(IN) :: tsk, tmn
1364       !  Lcal variables.
1366       INTEGER :: l,j,i,itf,jtf
1368       itf=MIN(ite,ide-1)
1369       jtf=MIN(jte,jde-1)
1371       IF (num_soil_layers.NE.1)THEN
1372          DO j=jts,jtf
1373             DO l=1,num_soil_layers
1374                DO i=its,itf
1375                  tslb(i,l,j)=( tsk(i,j)*(zs(num_soil_layers)-zs(l)) + tmn(i,j)*(zs(l)-zs(1)) ) / &
1376                              ( zs(num_soil_layers)-zs(1) )
1377                ENDDO
1378             ENDDO
1379          ENDDO
1380       ENDIF
1382 !     DO j=jts,jtf
1383 !        DO i=its,itf
1384 !          xland(i,j)  = 2
1385 !          ivgtyp(i,j) = 7
1386 !        ENDDO
1387 !     ENDDO
1389    END SUBROUTINE init_soil_1_ideal
1391    SUBROUTINE init_soil_2_real ( tsk , tmn , smois , sh2o , tslb , &
1392                                  st_input , sm_input , sw_input , landmask , sst , &
1393                                  zs , dzs , &
1394                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
1395                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input ,  num_sw_levels_input , &
1396                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc ,  num_sw_levels_alloc , &
1397                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
1398                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
1399                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
1400                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
1402       IMPLICIT NONE
1404       INTEGER , INTENT(IN) :: num_soil_layers , &
1405                               num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
1406                               num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
1407                               ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
1408                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
1409                               its , ite , jts , jte , kts , kte
1411       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_sst, flag_soil_layers, flag_soil_levels
1413       INTEGER , DIMENSION(1:num_st_levels_input) , INTENT(INOUT) :: st_levels_input
1414       INTEGER , DIMENSION(1:num_sm_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sm_levels_input
1415       INTEGER , DIMENSION(1:num_sw_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sw_levels_input
1417       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_st_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: st_input
1418       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sm_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sm_input
1419       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sw_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sw_input
1420       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: landmask , sst
1422       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: tmn
1423       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: tsk
1424       REAL , DIMENSION(num_soil_layers) :: zs , dzs
1426       REAL , DIMENSION(ims:ime,num_soil_layers,jms:jme) , INTENT(OUT) :: tslb , smois , sh2o
1428       REAL , ALLOCATABLE , DIMENSION(:) :: zhave
1430       INTEGER :: i , j , l , lout , lin , lwant , lhave , num
1431       REAL :: temp
1432       LOGICAL :: found_levels
1434       CHARACTER (LEN=132) :: message
1436       !  Are there any soil temp and moisture levels - ya know, they are mandatory.
1438       num = num_st_levels_input * num_sm_levels_input
1440       IF ( num .GE. 1 ) THEN
1442          !  Ordered levels that we have data for.
1444 !tgs add option to initialize from RUCLSM
1445          IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
1446            write(message, FMT='(A)') ' Assume RUC LSM 6-level input'
1447            CALL wrf_message ( message )
1448            ALLOCATE ( zhave( MAX(num_st_levels_input,num_sm_levels_input,num_sw_levels_input)  ) )
1449          ELSE
1450            write(message, FMT='(A)') ' Assume Noah LSM input'
1451            CALL wrf_message ( message )
1452          ALLOCATE ( zhave( MAX(num_st_levels_input,num_sm_levels_input,num_sw_levels_input) +2) )
1453          END IF
1456          !  Sort the levels for temperature.
1458          outert : DO lout = 1 , num_st_levels_input-1
1459             innert : DO lin = lout+1 , num_st_levels_input
1460                IF ( st_levels_input(lout) .GT. st_levels_input(lin) ) THEN
1461                   temp = st_levels_input(lout)
1462                   st_levels_input(lout) = st_levels_input(lin)
1463                   st_levels_input(lin) = NINT(temp)
1464                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1465                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1466                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1467                         temp = st_input(i,lout+1,j)
1468                         st_input(i,lout+1,j) = st_input(i,lin+1,j)
1469                         st_input(i,lin+1,j) = temp
1470                      END DO
1471                   END DO
1472                END IF
1473             END DO innert
1474          END DO outert
1475 !tgs add IF
1476       IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
1477          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1478             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1479                IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1480                st_input(i,1,j) = tsk(i,j)
1481                st_input(i,num_st_levels_input+2,j) = tmn(i,j)
1482             END DO
1483          END DO
1484       ENDIF
1486          !  Sort the levels for moisture.
1488          outerm: DO lout = 1 , num_sm_levels_input-1
1489             innerm : DO lin = lout+1 , num_sm_levels_input
1490                IF ( sm_levels_input(lout) .GT. sm_levels_input(lin) ) THEN
1491                   temp = sm_levels_input(lout)
1492                   sm_levels_input(lout) = sm_levels_input(lin)
1493                   sm_levels_input(lin) = NINT(temp)
1494                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1495                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1496                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1497                         temp = sm_input(i,lout+1,j)
1498                         sm_input(i,lout+1,j) = sm_input(i,lin+1,j)
1499                         sm_input(i,lin+1,j) = temp
1500                      END DO
1501                   END DO
1502                END IF
1503             END DO innerm
1504          END DO outerm
1505 !tgs add IF
1506       IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
1507          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1508             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1509                IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1510                sm_input(i,1,j) = sm_input(i,2,j)
1511                sm_input(i,num_sm_levels_input+2,j) = sm_input(i,num_sm_levels_input+1,j)
1512             END DO
1513          END DO
1514       ENDIF
1516          !  Sort the levels for liquid moisture.
1518          outerw: DO lout = 1 , num_sw_levels_input-1
1519             innerw : DO lin = lout+1 , num_sw_levels_input
1520                IF ( sw_levels_input(lout) .GT. sw_levels_input(lin) ) THEN
1521                   temp = sw_levels_input(lout)
1522                   sw_levels_input(lout) = sw_levels_input(lin)
1523                   sw_levels_input(lin) = NINT(temp)
1524                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1525                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1526                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1527                         temp = sw_input(i,lout+1,j)
1528                         sw_input(i,lout+1,j) = sw_input(i,lin+1,j)
1529                         sw_input(i,lin+1,j) = temp
1530                      END DO
1531                   END DO
1532                END IF
1533             END DO innerw
1534          END DO outerw
1535          IF ( num_sw_levels_input .GT. 1 ) THEN
1536             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1537                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1538                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1539                   sw_input(i,1,j) = sw_input(i,2,j)
1540                   sw_input(i,num_sw_levels_input+2,j) = sw_input(i,num_sw_levels_input+1,j)
1541                END DO
1542             END DO
1543          END IF
1545          found_levels = .TRUE.
1547       ELSE IF ( ( num .LE. 0 ) .AND. (  start_date .NE. current_date ) ) THEN
1549          found_levels = .FALSE.
1551       ELSE
1552          CALL wrf_error_fatal ( &
1553          'No input soil level data (temperature, moisture or liquid, or all are missing). Required for LSM.' )
1554       END IF
1556       !  Is it OK to continue?
1558       IF ( found_levels ) THEN
1560          !tgs:  Here are the levels that we have from the input for temperature.
1562          IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
1563             DO l = 1 , num_st_levels_input
1564                zhave(l) = st_levels_input(l) / 100.
1565             END DO
1567          !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
1569          z_wantt : DO lwant = 1 , num_soil_layers
1570             z_havet : DO lhave = 1 , num_st_levels_input -1
1571                IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
1572                     ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
1573                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1574                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1575                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1576                         tslb(i,lwant,j)= ( st_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
1577                                            st_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
1578                                                                    ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
1579                      END DO
1580                   END DO
1581                   EXIT z_havet
1582                END IF
1583             END DO z_havet
1584          END DO z_wantt
1586          ELSE
1588          !  Here are the levels that we have from the input for temperature.  The input levels plus
1589          !  two more: the skin temperature at 0 cm, and the annual mean temperature at 300 cm.
1591          zhave(1) = 0.
1592          DO l = 1 , num_st_levels_input
1593             zhave(l+1) = st_levels_input(l) / 100.
1594          END DO
1595          zhave(num_st_levels_input+2) = 300. / 100.
1597          !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
1599          z_wantt_2: DO lwant = 1 , num_soil_layers
1600             z_havet_2 : DO lhave = 1 , num_st_levels_input +2 -1
1601                IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
1602                     ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
1603                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1604                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1605                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1606                         tslb(i,lwant,j)= ( st_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
1607                                            st_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
1608                                                                    ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
1609                      END DO
1610                   END DO
1611                   EXIT z_havet_2
1612                END IF
1613             END DO z_havet_2
1614          END DO z_wantt_2
1616       END IF
1618 !tgs:
1619       IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
1620          DO l = 1 , num_sm_levels_input
1621             zhave(l) = sm_levels_input(l) / 100.
1622          END DO
1624       !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
1626       z_wantm : DO lwant = 1 , num_soil_layers
1627          z_havem : DO lhave = 1 , num_sm_levels_input -1
1628             IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
1629                  ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
1630                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1631                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1632                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1633                      smois(i,lwant,j)= ( sm_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
1634                                          sm_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
1635                                                                  ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
1636                   END DO
1637                END DO
1638                EXIT z_havem
1639             END IF
1640          END DO z_havem
1641       END DO z_wantm
1643       ELSE
1644          !  Here are the levels that we have from the input for moisture.  The input levels plus
1645          !  two more: a value at 0 cm and one at 300 cm.  The 0 cm value is taken to be identical
1646          !  to the most shallow layer's value.  Similarly, the 300 cm value is taken to be the same
1647          !  as the most deep layer's value.
1649          zhave(1) = 0.
1650          DO l = 1 , num_sm_levels_input
1651             zhave(l+1) = sm_levels_input(l) / 100.
1652          END DO
1653          zhave(num_sm_levels_input+2) = 300. / 100.
1655          !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
1657          z_wantm_2 : DO lwant = 1 , num_soil_layers
1658             z_havem_2 : DO lhave = 1 , num_sm_levels_input +2 -1
1659                IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
1660                     ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
1661                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1662                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1663                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1664                         smois(i,lwant,j)= ( sm_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
1665                                             sm_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
1666                                                                     ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
1667                      END DO
1668                   END DO
1669                   EXIT z_havem_2
1670                END IF
1671             END DO z_havem_2
1672          END DO z_wantm_2
1673        ENDIF
1675          !  Any liquid soil moisture to worry about?
1677          IF ( num_sw_levels_input .GT. 1 ) THEN
1678       !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want
1679       !  (zs).
1680       IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
1681 !tgs: for RUC LSM
1682       z_wantw : DO lwant = 1 , num_soil_layers
1683          z_havew : DO lhave = 1 , num_sw_levels_input -1
1684             IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
1685                  ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
1686                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1687                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1688                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE
1689                      sh2o(i,lwant,j)= ( sw_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
1690                                          sw_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant) - zhave(lhave) ) ) / &
1691                                                                  ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
1692                   END DO
1693                END DO
1694                EXIT z_havew
1695             END IF
1696          END DO z_havew
1697       END DO z_wantw
1699      ELSE
1700             zhave(1) = 0.
1701             DO l = 1 , num_sw_levels_input
1702                zhave(l+1) = sw_levels_input(l) / 100.
1703             END DO
1704             zhave(num_sw_levels_input+2) = 300. / 100.
1706             !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
1708             z_wantw_2 : DO lwant = 1 , num_soil_layers
1709                z_havew_2 : DO lhave = 1 , num_sw_levels_input +2 -1
1710                   IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
1711                        ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
1712                      DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1713                         DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1714                            IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE
1715                            sh2o(i,lwant,j)= ( sw_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
1716                                                sw_input(i,lhave+1,j) * ( zs (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
1717                                                                        ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
1718                         END DO
1719                      END DO
1720                      EXIT z_havew_2
1721                   END IF
1722                END DO z_havew_2
1723             END DO z_wantw_2
1724        ENDIF
1726          END IF
1729          !  Over water, put in reasonable values for soil temperature and moisture.  These won't be
1730          !  used, but they will make a more continuous plot.
1732          IF ( flag_sst .EQ. 1 ) THEN
1733             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1734                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1735                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1736                   IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
1737                      DO l = 1 , num_soil_layers
1738                         tslb(i,l,j)= sst(i,j)
1739                         smois(i,l,j)= 1.0
1740                         sh2o (i,l,j)= 1.0
1741                      END DO
1742                   END IF
1743                END DO
1744             END DO
1745          ELSE
1746             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1747                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1748                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1749                   IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
1750                      DO l = 1 , num_soil_layers
1751                         tslb(i,l,j)= tsk(i,j)
1752                         smois(i,l,j)= 1.0
1753                         sh2o (i,l,j)= 1.0
1754                      END DO
1755                   END IF
1756                END DO
1757             END DO
1758          END IF
1760          DEALLOCATE (zhave)
1762       END IF
1764    END SUBROUTINE init_soil_2_real
1766    SUBROUTINE init_soil_2_ideal ( xland,xice,vegfra,snow,canwat,     &
1767                      ivgtyp,isltyp,tslb,smois,tmn,                  &
1768                      num_soil_layers,                               &
1769                      ids,ide, jds,jde, kds,kde,                     &
1770                      ims,ime, jms,jme, kms,kme,                     &
1771                      its,ite, jts,jte, kts,kte                      )
1773       IMPLICIT NONE
1775       INTEGER, INTENT(IN) ::ids,ide, jds,jde, kds,kde,  &
1776                             ims,ime, jms,jme, kms,kme,  &
1777                             its,ite, jts,jte, kts,kte
1779       INTEGER, INTENT(IN) ::num_soil_layers
1781       REAL, DIMENSION( ims:ime, num_soil_layers, jms:jme ) , INTENT(OUT) :: smois, tslb
1783       REAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ) , INTENT(IN)   :: xland
1784       REAL, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ) , INTENT(OUT)  :: snow, canwat, xice, vegfra, tmn
1786       INTEGER, DIMENSION( ims:ime, jms:jme ) , INTENT(OUT) :: ivgtyp, isltyp
1788       INTEGER :: icm,jcm,itf,jtf
1789       INTEGER ::  i,j,l
1791       itf=min0(ite,ide-1)
1792       jtf=min0(jte,jde-1)
1794       icm = ide/2
1795       jcm = jde/2
1797       DO j=jts,jtf
1798          DO l=1,num_soil_layers
1799             DO i=its,itf
1800                if (xland(i,j) .lt. 1.5) then
1801                smois(i,1,j)=0.30
1802                smois(i,2,j)=0.30
1803                smois(i,3,j)=0.30
1804                smois(i,4,j)=0.30
1806                tslb(i,1,j)=290.
1807                tslb(i,2,j)=290.
1808                tslb(i,3,j)=290.
1809                tslb(i,4,j)=290.
1810                endif
1811             ENDDO
1812          ENDDO
1813       ENDDO
1815    END SUBROUTINE init_soil_2_ideal
1817    SUBROUTINE init_soil_3_real ( tsk , tmn , smois , tslb ,           &
1818                                  st_input , sm_input , landmask, sst, &
1819                                  zs , dzs , flag_sm_adj,              &
1820                                  st_levels_input , sm_levels_input ,  &
1821                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input , &
1822                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , &
1823                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
1824                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde ,  &
1825                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme ,  &
1826                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
1828       IMPLICIT NONE
1830       INTEGER , INTENT(IN) :: num_soil_layers , flag_sm_adj,      &
1831                               num_st_levels_input , num_sm_levels_input , &
1832                               num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , &
1833                               ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
1834                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
1835                               its , ite , jts , jte , kts , kte
1837       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_sst, flag_soil_layers, flag_soil_levels
1839       INTEGER , DIMENSION(1:num_st_levels_input) , INTENT(INOUT) :: st_levels_input
1840       INTEGER , DIMENSION(1:num_sm_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sm_levels_input
1842       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_st_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: st_input
1843       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sm_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sm_input
1844       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: landmask , sst
1846       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: tmn
1847       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: tsk
1848       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) :: smtotn, smtotr, smtotn_1m, smtotr_1m
1849       REAL , DIMENSION(num_soil_layers) :: zs , dzs, factorsm
1851       REAL , DIMENSION(ims:ime,num_soil_layers,jms:jme) , INTENT(OUT) :: tslb , smois
1853       REAL , ALLOCATABLE , DIMENSION(:) :: zhave
1855       INTEGER :: i , j , l , lout , lin , lwant , lhave, k
1856       REAL :: temp
1858       CHARACTER (LEN=132) :: message
1860       !  Allocate the soil layer array used for interpolating.
1862       IF ( ( num_st_levels_input .LE. 0 ) .OR. &
1863            ( num_sm_levels_input .LE. 0 ) ) THEN
1864          write (message, FMT='(A)')&
1865 'No input soil level data (either temperature or moisture, or both are missing).  Required for RUC LSM.'
1866          CALL wrf_error_fatal ( message )
1867       ELSE
1868          IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
1869            write(message, FMT='(A)') ' Assume RUC LSM 6-level input'
1870            CALL wrf_message ( message )
1871            ALLOCATE ( zhave( MAX(num_st_levels_input,num_sm_levels_input)  ) )
1872          ELSE
1873            write(message, FMT='(A)') ' Assume non-RUC LSM input'
1874            CALL wrf_message ( message )
1875            ALLOCATE ( zhave( MAX(num_st_levels_input,num_soil_layers)  ) )
1876          END IF
1877       END IF
1879       !  Sort the levels for temperature.
1881       outert : DO lout = 1 , num_st_levels_input-1
1882          innert : DO lin = lout+1 , num_st_levels_input
1883             IF ( st_levels_input(lout) .GT. st_levels_input(lin) ) THEN
1884                temp = st_levels_input(lout)
1885                st_levels_input(lout) = st_levels_input(lin)
1886                st_levels_input(lin) = NINT(temp)
1887                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1888                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1889                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1890                      temp = st_input(i,lout,j)
1891                      st_input(i,lout,j) = st_input(i,lin,j)
1892                      st_input(i,lin,j) = temp
1893                   END DO
1894                END DO
1895             END IF
1896          END DO innert
1897       END DO outert
1899       IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
1900       DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1901          DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1902             IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1903             st_input(i,1,j) = tsk(i,j)
1904             st_input(i,num_st_levels_input+2,j) = tmn(i,j)
1905          END DO
1906       END DO
1907       END IF
1909       !  Sort the levels for moisture.
1911       outerm: DO lout = 1 , num_sm_levels_input-1
1912          innerm : DO lin = lout+1 , num_sm_levels_input
1913             IF ( sm_levels_input(lout) .GT. sm_levels_input(lin) ) THEN
1914                temp = sm_levels_input(lout)
1915                sm_levels_input(lout) = sm_levels_input(lin)
1916                sm_levels_input(lin) = NINT(temp)
1917                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1918                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1919                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1920                      temp = sm_input(i,lout,j)
1921                      sm_input(i,lout,j) = sm_input(i,lin,j)
1922                      sm_input(i,lin,j) = temp
1923                   END DO
1924                END DO
1925             END IF
1926          END DO innerm
1927       END DO outerm
1929       if( flag_soil_levels .ne. 1) then
1930            write(message, FMT='(A)') ' from Noah to RUC - compute Noah bucket'
1931            CALL wrf_message ( message )
1932 ! Compute Noah sil moisture bucket
1933                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1934                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1935                   smtotn(i,j)=sm_input(i,2,j)*0.1 + sm_input(i,3,j)*0.2 + sm_input(i,4,j)*0.7 + sm_input(i,5,j)*1.
1936                   smtotn_1m(i,j)=sm_input(i,2,j)*0.1 + sm_input(i,3,j)*0.2 + sm_input(i,4,j)*0.7
1937                   END DO
1938                END DO
1939       endif
1941       IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
1942       DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1943          DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1944             IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1945             sm_input(i,1,j) = (sm_input(i,2,j)-sm_input(i,3,j))/   &
1946                               (st_levels_input(2)-st_levels_input(1))*st_levels_input(1)+  &
1947                               sm_input(i,2,j)
1948 !           sm_input(i,1,j) = sm_input(i,2,j)
1949             sm_input(i,num_sm_levels_input+2,j) = sm_input(i,num_sm_levels_input+1,j)
1950          END DO
1951       END DO
1952       END IF
1954       !  Here are the levels that we have from the input for temperature.
1956       IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
1957          DO l = 1 , num_st_levels_input
1958             zhave(l) = st_levels_input(l) / 100.
1959          END DO
1961       !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
1964       z_wantt : DO lwant = 1 , num_soil_layers
1965          z_havet : DO lhave = 1 , num_st_levels_input -1
1966             IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
1967                  ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
1968                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1969                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1970                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1971                      tslb(i,lwant,j)= ( st_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
1972                                         st_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
1973                                                                 ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
1974                   END DO
1975                END DO
1976                EXIT z_havet
1977             END IF
1978          END DO z_havet
1979       END DO z_wantt
1981       ELSE
1983          zhave(1) = 0.
1984          DO l = 1 , num_st_levels_input
1985             zhave(l+1) = st_levels_input(l) / 100.
1986          END DO
1987          zhave(num_st_levels_input+2) = 300. / 100.
1989       !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
1991       z_wantt_2 : DO lwant = 1 , num_soil_layers
1992          z_havet_2 : DO lhave = 1 , num_st_levels_input +2
1993             IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
1994                  ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
1995                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
1996                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
1997                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
1998                      tslb(i,lwant,j)= ( st_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
1999                                         st_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
2000                                                                 ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2001                   END DO
2002                END DO
2003                EXIT z_havet_2
2004             END IF
2005          END DO z_havet_2
2006       END DO z_wantt_2
2008       END IF
2010       !  Here are the levels that we have from the input for moisture.
2012       IF ( flag_soil_levels .EQ. 1 ) THEN
2013          DO l = 1 , num_sm_levels_input
2014             zhave(l) = sm_levels_input(l) / 100.
2015          END DO
2017       !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
2019       z_wantm : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2020          z_havem : DO lhave = 1 , num_sm_levels_input -1
2021             IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2022                  ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2023                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2024                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2025                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2026                      smois(i,lwant,j)= ( sm_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2027                                          sm_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
2028                                                                  ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2029                   END DO
2030                END DO
2031                EXIT z_havem
2032             END IF
2033          END DO z_havem
2034       END DO z_wantm
2036       ELSE
2038          zhave(1) = 0.
2039          DO l = 1 , num_sm_levels_input
2040             zhave(l+1) = sm_levels_input(l) / 100.
2041          END DO
2042          zhave(num_sm_levels_input+2) = 300. / 100.
2044       z_wantm_2 : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2045          z_havem_2 : DO lhave = 1 , num_sm_levels_input +2
2046             IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2047                  ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2048                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2049                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2050                      IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2051                      smois(i,lwant,j)= ( sm_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2052                                          sm_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
2053                                                                  ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2054                   END DO
2055                END DO
2056                EXIT z_havem_2
2057             END IF
2058          END DO z_havem_2
2059       END DO z_wantm_2
2061       END IF
2063    IF(flag_sm_adj == 1) then
2064        write(message, FMT='(A)') ' Soil moisture adjustment from Noah to RUC is ON'
2065        CALL wrf_message ( message )
2066 !-- perform soil moisture adjustmen when flag_sm_adj == 1
2067       if( flag_soil_levels .ne. 1) then
2068            write(message, FMT='(A)') ' from Noah to RUC - compute RUC bucket'
2069            CALL wrf_message ( message )
2070       DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2071          DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2072                smtotr(i,j)=0.
2073                smtotr_1m(i,j)=0.
2074                do k=1,num_soil_layers-1 
2075                   smtotr(i,j)=smtotr(i,j) + smois(i,k,j) *dzs(k)
2076                enddo
2077                do k=1,num_soil_layers-2
2078                   smtotr_1m(i,j)=smtotr_1m(i,j) + smois(i,k,j) *dzs(k)
2079                enddo
2081         IF ( landmask(i,j) > 0.5) then
2082 ! land
2083 ! initialize factor
2084        do k=1,num_soil_layers
2085           factorsm(k)=1.
2086        enddo
2087 ! Correct RUC soil moisture to match Noah bucket
2088 !   print *,'1-m Buckets: RUC and Noah',i,j,smtotr_1m(i,j),0.77*smtotr_1m(i,j),smtotn_1m(i,j)
2089 !   print *,'Buckets: RUC and Noah',i,j,smtotr(i,j),smtotn(i,j)
2090 !        print *,'before smois=',i,j,smois(i,:,j)
2091           do k=1,num_soil_layers-1 
2092             smois(i,k,j) = max(0.02,smois(i,k,j)*smtotn(i,j)/(0.9*smtotr(i,j)))
2093           enddo
2094 !        print *,'after smois=',i,j,smois(i,:,j)
2095 ! Compute RUC bucket after correction
2096             smtotr(i,j) = 0.
2097           do k=1,num_soil_layers-1
2098             smtotr(i,j)=smtotr(i,j) + smois(i,k,j) *dzs(k)
2099           enddo
2100 !     print *,'Buckets after correction: RUC and Noah at',i,j,smtotr(i,j),smtotn(i,j)
2101    if( smois(i,2,j) > smois(i,1,j) .and. smois(i,3,j) > smois(i,2,j)) then
2102 ! typical for daytime, no recent precip
2103           factorsm(1) = 0.75
2104           factorsm(2) = 0.8 
2105           factorsm(3) = 0.85
2106           factorsm(4) = 0.9
2107           factorsm(5) = 0.95
2108     endif
2109    do k=1,num_soil_layers-1
2110       smois(i,k,j) = factorsm(k) * smois(i,k,j)
2111    enddo
2113 !        print *,'1 - after smois=',i,j,smois(i,:,j)
2114             smtotr(i,j) = 0.
2115           do k=1,num_soil_layers-1
2116             smtotr(i,j)=smtotr(i,j) + smois(i,k,j) *dzs(k)
2117           enddo
2118 !     print *,'1 - Buckets after correction: RUC and Noah at',i,j,smtotr(i,j),smtotn(i,j)
2119         ENDIF ! land
2120          END DO
2121       END DO
2123       endif ! flag_soil_levels
2124    ENDIF ! flag_sm_adj
2126       !  Over water, put in reasonable values for soil temperature and moisture.  These won't be
2127       !  used, but they will make a more continuous plot.
2129       IF ( flag_sst .EQ. 1 ) THEN
2130          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2131             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2132                IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2133                IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
2134                   DO l = 1 , num_soil_layers
2135                      tslb(i,l,j) = sst(i,j)
2136                      tsk(i,j)    = sst(i,j)
2137                      smois(i,l,j)= 1.0
2138                   END DO
2139                END IF
2140             END DO
2141          END DO
2142       ELSE
2143          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2144             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2145                IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2146                IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
2147                   DO l = 1 , num_soil_layers
2148                      tslb(i,l,j)= tsk(i,j)
2149                      smois(i,l,j)= 1.0
2150                   END DO
2151                END IF
2152             END DO
2153          END DO
2154       END IF
2156       DEALLOCATE (zhave)
2158    END SUBROUTINE init_soil_3_real
2160   SUBROUTINE init_soil_4_real ( tsk , tmn , smois , sh2o , tslb , &
2161                                  st_input , sm_input , sw_input , landmask , sst , &
2162                                  zs , dzs , &
2163                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
2164                                  num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input ,  num_sw_levels_input , &
2165                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
2166                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
2167                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
2168                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
2169                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
2171       IMPLICIT NONE
2173       INTEGER , INTENT(IN) :: num_soil_layers , &
2174                               num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
2175                               num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
2176                               ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
2177                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
2178                               its , ite , jts , jte , kts , kte
2180       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_sst, flag_soil_layers, flag_soil_levels
2182       INTEGER , DIMENSION(1:num_st_levels_input) , INTENT(INOUT) :: st_levels_input
2183       INTEGER , DIMENSION(1:num_sm_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sm_levels_input
2184       INTEGER , DIMENSION(1:num_sw_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sw_levels_input
2186       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_st_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: st_input
2187       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sm_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sm_input
2188       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sw_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sw_input
2189       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: landmask , sst
2191       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: tmn
2192       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: tsk
2193       REAL , DIMENSION(num_soil_layers) :: zs , dzs
2195       REAL , DIMENSION(ims:ime,num_soil_layers,jms:jme) , INTENT(OUT) :: tslb , smois , sh2o
2197       REAL , ALLOCATABLE , DIMENSION(:) :: zhave
2199       INTEGER :: i , j , l , lout , lin , lwant , lhave , num
2200       REAL :: temp
2201       LOGICAL :: found_levels
2203       CHARACTER (LEN=132) :: message
2205       !  Are there any soil temp and moisture levels - ya know, they are
2206       !  mandatory.
2208       num = num_st_levels_input * num_sm_levels_input
2210       IF ( num .GE. 1 ) THEN
2212          !  Ordered levels that we have data for.  
2214 !tgs add option to initialize from RUCLSM
2215          IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
2216            write(message, FMT='(A)') ' Assume CLM input'
2217            CALL wrf_message ( message )
2218            ALLOCATE ( zhave( MAX(num_st_levels_input,num_sm_levels_input,num_sw_levels_input)  ) )
2219          ELSE
2220            write(message, FMT='(A)') ' Assume non-CLM input'
2221            CALL wrf_message ( message )
2222         ALLOCATE ( zhave( MAX(num_st_levels_input,num_sm_levels_input,num_sw_levels_input) +2) )
2223       !   ALLOCATE ( zhave( MAX(num_st_levels_input,num_soil_layers)  ) )
2224          END IF
2227          !  Sort the levels for temperature.
2229          outert : DO lout = 1 , num_st_levels_input-1
2230             innert : DO lin = lout+1 , num_st_levels_input
2231                IF ( st_levels_input(lout) .GT. st_levels_input(lin) ) THEN
2232                   temp = st_levels_input(lout)
2233                   st_levels_input(lout) = st_levels_input(lin)
2234                   st_levels_input(lin) = NINT(temp)
2235                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2236                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2237                         temp = st_input(i,lout+1,j)
2238                         st_input(i,lout+1,j) = st_input(i,lin+1,j)
2239                         st_input(i,lin+1,j) = temp
2240                      END DO
2241                   END DO
2242                END IF
2243             END DO innert
2244          END DO outert
2245 !tgs add IF
2246       IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
2247          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2248             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2249                st_input(i,1,j) = tsk(i,j)
2250                st_input(i,num_st_levels_input+2,j) = tmn(i,j)
2251             END DO
2252          END DO
2253       ENDIF
2254         !  Sort the levels for moisture.
2256         outerm: DO lout = 1 , num_sm_levels_input-1
2257             innerm : DO lin = lout+1 , num_sm_levels_input
2258                IF ( sm_levels_input(lout) .GT. sm_levels_input(lin) ) THEN
2259                   temp = sm_levels_input(lout)
2260                   sm_levels_input(lout) = sm_levels_input(lin)
2261                   sm_levels_input(lin) = NINT(temp)
2262                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2263                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2264                         temp = sm_input(i,lout+1,j)
2265                         sm_input(i,lout+1,j) = sm_input(i,lin+1,j)
2266                         sm_input(i,lin+1,j) = temp
2267                      END DO
2268                   END DO
2269                END IF
2270             END DO innerm
2271          END DO outerm
2272 !tgs add IF
2273       IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
2274          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2275             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2276                sm_input(i,1,j) = sm_input(i,2,j)
2277                sm_input(i,num_sm_levels_input+2,j) = sm_input(i,num_sm_levels_input+1,j)
2278             END DO
2279          END DO
2280       ENDIF
2282          !  Sort the levels for liquid moisture.
2284          outerw: DO lout = 1 , num_sw_levels_input-1
2285             innerw : DO lin = lout+1 , num_sw_levels_input
2286                IF ( sw_levels_input(lout) .GT. sw_levels_input(lin) ) THEN
2287                   temp = sw_levels_input(lout)
2288                   sw_levels_input(lout) = sw_levels_input(lin)
2289                   sw_levels_input(lin) = NINT(temp)
2290                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2291                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2292                         temp = sw_input(i,lout+1,j)
2293                         sw_input(i,lout+1,j) = sw_input(i,lin+1,j)
2294                         sw_input(i,lin+1,j) = temp
2295                      END DO
2296                   END DO
2297                END IF
2298             END DO innerw
2299          END DO outerw
2300          IF ( num_sw_levels_input .GT. 1 ) THEN
2301             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2302                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2303                   sw_input(i,1,j) = sw_input(i,2,j)
2304                   sw_input(i,num_sw_levels_input+2,j) = sw_input(i,num_sw_levels_input+1,j)
2305                END DO
2306             END DO
2307          END IF
2309          found_levels = .TRUE.
2311       ELSE IF ( ( num .LE. 0 ) .AND. (  start_date .NE. current_date ) ) THEN
2313          found_levels = .FALSE.
2315       ELSE
2316          CALL wrf_error_fatal ( &
2317          'No input soil level data (temperature, moisture or liquid, or all are missing). Required for LSM.' )
2318       END IF
2320       !  Is it OK to continue?
2322       IF ( found_levels ) THEN
2324          !tgs:  Here are the levels that we have from the input for temperature.
2326          IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
2327             DO l = 1 , num_st_levels_input
2328                zhave(l) = st_levels_input(l) / 100.
2329             END DO
2331          !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we  want (zs).
2333          z_wantt : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2334             z_havet : DO lhave = 1 , num_st_levels_input -1
2335                IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2336                     ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2337                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2338                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2339                         tslb(i,lwant,j)= ( st_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2340                                            st_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant) - zhave(lhave) ) ) / &
2341                                                                    ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2342                      END DO
2343                   END DO
2344                   EXIT z_havet
2345                END IF
2346             END DO z_havet
2347          END DO z_wantt
2349          ELSE
2351          !  Here are the levels that we have from the input for temperature.  The input levels plus
2352          !  two more: the skin temperature at 0 cm, and the annual mean  temperature at 300 cm.
2354          zhave(1) = 0.
2355          DO l = 1 , num_st_levels_input
2356             zhave(l+1) = st_levels_input(l) / 100.
2357          END DO
2358          zhave(num_st_levels_input+2) = 300. / 100.
2360          !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
2362          z_wantt_2: DO lwant = 1 , num_soil_layers
2363             z_havet_2 : DO lhave = 1 , num_st_levels_input +2 -1
2364                IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2365                     ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2366                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2367                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2368                         tslb(i,lwant,j)= ( st_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2369                                            st_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant) - zhave(lhave) ) ) / &
2370                                                                    ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2371                      END DO
2372                   END DO
2373                   EXIT z_havet_2
2374                END IF
2375             END DO z_havet_2
2376          END DO z_wantt_2
2378       END IF
2380 !tgs:
2381       IF ( flag_soil_levels == 1 ) THEN
2382          DO l = 1 , num_sm_levels_input
2383             zhave(l) = sm_levels_input(l) / 100.
2384          END DO
2386       !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
2388       z_wantm : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2389          z_havem : DO lhave = 1 , num_sm_levels_input -1
2390             IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2391                  ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2392                DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2393                   DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2394                      smois(i,lwant,j)= ( sm_input(i,lhave,j ) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2395                                          sm_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant) - zhave(lhave) ) ) / &
2396                                                                  ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2397                     if(smois(i,lwant,j)<=0.0) smois(i,lwant,j) = 0.005
2398                   END DO
2399                END DO
2400                EXIT z_havem
2401             END IF
2402          END DO z_havem
2403       END DO z_wantm
2405       ELSE
2406          !  Here are the levels that we have from the input for moisture.  The  input levels plus
2407          !  two more: a value at 0 cm and one at 300 cm.  The 0 cm value is  taken to be identical
2408          !  to the most shallow layer's value.  Similarly, the 300 cm value is  taken to be the same
2409          !  as the most deep layer's value.
2411          zhave(1) = 0.
2412          DO l = 1 , num_sm_levels_input
2413             zhave(l+1) = sm_levels_input(l) / 100.
2414          END DO
2415          zhave(num_sm_levels_input+2) = 300. / 100.
2417          !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
2419          z_wantm_2 : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2420             z_havem_2 : DO lhave = 1 , num_sm_levels_input +2 -1
2421                IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2422                     ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2423                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2424                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2425                         smois(i,lwant,j)= ( sm_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2426                                             sm_input(i,lhave+1,j) * ( zs (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
2427                                                                     ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2428                      if(smois(i,lwant,j)<=0.0) smois(i,lwant,j) = 0.005
2429                      END DO
2430                   END DO
2431                   EXIT z_havem_2
2432                END IF
2433             END DO z_havem_2
2434          END DO z_wantm_2
2435        ENDIF
2437          !  Any liquid soil moisture to worry about?
2439          IF ( num_sw_levels_input .GT. 1 ) THEN
2441             zhave(1) = 0.
2442             DO l = 1 , num_sw_levels_input
2443                zhave(l+1) = sw_levels_input(l) / 100.
2444             END DO
2445             zhave(num_sw_levels_input+2) = 300. / 100.
2447             !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
2449             z_wantw : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2450                z_havew : DO lhave = 1 , num_sw_levels_input +2 -1
2451                   IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2452                        ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2453                      DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2454                         DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2455                            sh2o(i,lwant,j)= ( sw_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2456                                                sw_input(i,lhave+1,j) * ( zs (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
2457                                                                        ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2458                         END DO
2459                      END DO
2460                      EXIT z_havew
2461                   END IF
2462                END DO z_havew
2463             END DO z_wantw
2465          END IF
2468          !  Over water, put in reasonable values for soil temperature and  moisture.  These won't be
2469          !  used, but they will make a more continuous plot.
2471          IF ( flag_sst .EQ. 1 ) THEN
2472             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2473                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2474                   IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
2475                      DO l = 1 , num_soil_layers
2476                         tslb(i,l,j)= sst(i,j)
2477                         smois(i,l,j)= 1.0
2478                         sh2o (i,l,j)= 1.0
2479                      END DO
2480                   END IF
2481                END DO
2482             END DO
2483          ELSE
2484             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2485                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2486                   IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
2487                      DO l = 1 , num_soil_layers
2488                         tslb(i,l,j)= tsk(i,j)
2489                         smois(i,l,j)= 1.0
2490                         sh2o (i,l,j)= 1.0
2491                      END DO
2492                   END IF
2493                END DO
2494             END DO
2495          END IF
2497          DEALLOCATE (zhave)
2499       END IF
2501    END SUBROUTINE init_soil_4_real
2503    SUBROUTINE init_soil_7_real ( tsk , tmn , smois , sh2o , tslb , &
2504                                  st_input , sm_input , sw_input , landmask , sst ,     &
2505                                  zs , dzs ,                                            &
2506                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
2507                                  num_soil_layers , num_st_levels_input ,               &
2508                                  num_sm_levels_input ,  num_sw_levels_input ,          &
2509                                  num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc ,           &
2510                                  num_sw_levels_alloc ,                                 &
2511                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels ,      &
2512                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde ,                   &
2513                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme ,                   &
2514                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
2516       ! for soil temperature and moisture initialization for the PX LSM
2518       IMPLICIT NONE
2520       INTEGER , INTENT(IN) :: num_soil_layers , &
2521                               num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
2522                               num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
2523                               ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
2524                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
2525                               its , ite , jts , jte , kts , kte
2527       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_sst, flag_soil_layers, flag_soil_levels
2529       INTEGER , DIMENSION(1:num_st_levels_input) , INTENT(INOUT) :: st_levels_input
2530       INTEGER , DIMENSION(1:num_sm_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sm_levels_input
2531       INTEGER , DIMENSION(1:num_sw_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sw_levels_input
2533       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_st_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: st_input
2534       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sm_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sm_input
2535       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sw_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sw_input
2536       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: landmask , sst
2538       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: tmn
2539       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: tsk
2540       REAL , DIMENSION(num_soil_layers) :: zs , dzs
2542       REAL , DIMENSION(ims:ime,num_soil_layers,jms:jme) , INTENT(OUT) :: tslb , smois , sh2o
2544       REAL , ALLOCATABLE , DIMENSION(:) :: zhave
2546       INTEGER :: i , j , l , lout , lin , lwant , lhave , num
2547       REAL    :: temp
2548       LOGICAL :: found_levels
2550       !  Are there any soil temp and moisture levels - ya know, they are mandatory.
2552       num = num_st_levels_input * num_sm_levels_input
2554       IF ( num .GE. 1 ) THEN
2556          !  Ordered levels that we have data for.
2558          ALLOCATE ( zhave( MAX(num_st_levels_input,num_sm_levels_input,num_sw_levels_input) +2) )
2560          !  Sort the levels for temperature.
2561          outert : DO lout = 1 , num_st_levels_input-1
2562             innert : DO lin = lout+1 , num_st_levels_input
2563                IF ( st_levels_input(lout) .GT. st_levels_input(lin) ) THEN
2564                   temp = st_levels_input(lout)
2565                   st_levels_input(lout) = st_levels_input(lin)
2566                   st_levels_input(lin) = NINT(temp)
2567                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2568                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2569                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2570                         temp = st_input(i,lout+1,j)
2571                         st_input(i,lout+1,j) = st_input(i,lin+1,j)
2572                         st_input(i,lin+1,j) = temp
2573                      END DO
2574                   END DO
2575                END IF
2576             END DO innert
2577          END DO outert
2578          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2579             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2580                IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2581                st_input(i,1,j) = tsk(i,j)
2582                st_input(i,num_st_levels_input+2,j) = tmn(i,j)
2583             END DO
2584          END DO
2586          !  Sort the levels for moisture.
2588          outerm: DO lout = 1 , num_sm_levels_input-1
2589             innerm : DO lin = lout+1 , num_sm_levels_input
2590               IF ( sm_levels_input(lout) .GT. sm_levels_input(lin) ) THEN
2591                   temp = sm_levels_input(lout)
2592                   sm_levels_input(lout) = sm_levels_input(lin)
2593                   sm_levels_input(lin) = NINT(temp)
2594                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2595                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2596                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2597                         temp = sm_input(i,lout+1,j)
2598                         sm_input(i,lout+1,j) = sm_input(i,lin+1,j)
2599                         sm_input(i,lin+1,j) = temp
2600                      END DO
2601                   END DO
2602                END IF
2603             END DO innerm
2604          END DO outerm
2605          DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2606             DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2607                IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2608                sm_input(i,1,j) = sm_input(i,2,j)
2609                sm_input(i,num_sm_levels_input+2,j) = sm_input(i,num_sm_levels_input+1,j)
2610             END DO
2611          END DO
2613          !  Sort the levels for liquid moisture.
2615          outerw: DO lout = 1 , num_sw_levels_input-1
2616             innerw : DO lin = lout+1 , num_sw_levels_input
2617                IF ( sw_levels_input(lout) .GT. sw_levels_input(lin) ) THEN
2618                   temp = sw_levels_input(lout)
2619                   sw_levels_input(lout) = sw_levels_input(lin)
2620                   sw_levels_input(lin) = NINT(temp)
2621                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2622                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2623                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2624                         temp = sw_input(i,lout+1,j)
2625                         sw_input(i,lout+1,j) = sw_input(i,lin+1,j)
2626                         sw_input(i,lin+1,j) = temp
2627                      END DO
2628                   END DO
2629                END IF
2630             END DO innerw
2631          END DO outerw
2632         IF ( num_sw_levels_input .GT. 1 ) THEN
2633             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2634                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2635                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2636                   sw_input(i,1,j) = sw_input(i,2,j)
2637                   sw_input(i,num_sw_levels_input+2,j) = sw_input(i,num_sw_levels_input+1,j)
2638                END DO
2639             END DO
2640          END IF
2642          found_levels = .TRUE.
2644       ELSE IF ( ( num .LE. 0 ) .AND. (  start_date .NE. current_date ) ) THEN
2646          found_levels = .FALSE.
2648       ELSE
2649          CALL wrf_error_fatal ( &
2650          'No input soil level data (temperature, moisture or liquid, or all are missing). Required for PX LSM.' )
2651       END IF
2653       !  Is it OK to continue?
2655       IF ( found_levels ) THEN
2657          !  Here are the levels that we have from the input for temperature.  The input levels plus
2658          !  two more: the skin temperature at 0 cm, and the annual mean temperature at 300 cm.
2660          zhave(1) = 0.
2661          DO l = 1 , num_st_levels_input
2662             zhave(l+1) = st_levels_input(l) / 100.
2663         END DO
2664          zhave(num_st_levels_input+2) = 300. / 100.
2666          !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
2668          z_wantt : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2669             z_havet : DO lhave = 1 , num_st_levels_input +2 -1
2670                IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2671                     ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2672                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2673                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2674                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2675                         tslb(i,lwant,j)= ( st_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2676                                            st_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
2677                                                                    ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2678                      END DO
2679                   END DO
2680                   EXIT z_havet
2681                END IF
2682             END DO z_havet
2683          END DO z_wantt
2685          !  Here are the levels that we have from the input for moisture.  The input levels plus
2686          !  two more: a value at 0 cm and one at 300 cm.  The 0 cm value is taken to be identical
2687          !  to the most shallow layer's value.  Similarly, the 300 cm value is taken to be the same
2688          !  as the most deep layer's value.
2690          zhave(1) = 0.
2691          DO l = 1 , num_sm_levels_input
2692             zhave(l+1) = sm_levels_input(l) / 100.
2693          END DO
2694         zhave(num_sm_levels_input+2) = 300. / 100.
2696          !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
2698          z_wantm : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2699             z_havem : DO lhave = 1 , num_sm_levels_input +2 -1
2700                IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2701                     ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2702                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2703                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2704                         IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2705                         smois(i,lwant,j)= ( sm_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2706                                             sm_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
2707                                                                     ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2708                      END DO
2709                   END DO
2710                   EXIT z_havem
2711                END IF
2712             END DO z_havem
2713          END DO z_wantm
2715          !  Any liquid soil moisture to worry about?
2717          IF ( num_sw_levels_input .GT. 1 ) THEN
2719             zhave(1) = 0.
2720             DO l = 1 , num_sw_levels_input
2721                zhave(l+1) = sw_levels_input(l) / 100.
2722             END DO
2723             zhave(num_sw_levels_input+2) = 300. / 100.
2725           !  Interpolate between the layers we have (zhave) and those that we want (zs).
2727             z_wantw : DO lwant = 1 , num_soil_layers
2728                z_havew : DO lhave = 1 , num_sw_levels_input +2 -1
2729                   IF ( ( zs(lwant) .GE. zhave(lhave  ) ) .AND. &
2730                        ( zs(lwant) .LE. zhave(lhave+1) ) ) THEN
2731                      DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2732                         DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2733                            IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2734                            sh2o(i,lwant,j)= ( sw_input(i,lhave  ,j) * ( zhave(lhave+1) - zs   (lwant) ) + &
2735                                                sw_input(i,lhave+1,j) * ( zs   (lwant  ) - zhave(lhave) ) ) / &
2736                                                                        ( zhave(lhave+1) - zhave(lhave) )
2737                         END DO
2738                      END DO
2739                      EXIT z_havew
2740                   END IF
2741                END DO z_havew
2742             END DO z_wantw
2744          END IF
2747         !  Over water, put in reasonable values for soil temperature and moisture.  These won't be
2748         !  used, but they will make a more continuous plot.
2750      DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2751         DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2752              IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2753              tslb(i,1,j)= tsk(i,j)
2754              tslb(i,2,j)= tmn(i,j)
2755         END DO
2756      END DO
2758          IF ( flag_sst .EQ. 1 ) THEN
2759             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2760                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2761                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2762                   IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
2763                      DO l = 1 , num_soil_layers
2764                         tslb(i,l,j)= sst(i,j)
2765                         smois(i,l,j)= 1.0
2766                         sh2o (i,l,j)= 1.0
2767                      END DO
2768                   END IF
2769                END DO
2770             END DO
2771          ELSE
2772             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2773                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2774                   IF ( skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , i , j , em_width , hold_ups ) ) CYCLE 
2775                   IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
2776                      DO l = 1 , num_soil_layers
2777                         tslb(i,l,j)= tsk(i,j)
2778                         smois(i,l,j)= 1.0
2779                         sh2o (i,l,j)= 1.0
2780                      END DO
2781                   END IF
2782                END DO
2783             END DO
2784          END IF
2786          DEALLOCATE (zhave)
2788       END IF
2790    END SUBROUTINE init_soil_7_real
2791 !------------SSIB (fds 06/2010)-----------------------------
2792    SUBROUTINE init_soil_8_real ( tsk , tmn , smois , sh2o , tslb , &
2793                                  st_input , sm_input , sw_input , landmask , sst , &
2794                                  zs , dzs , &
2795                                  st_levels_input , sm_levels_input , sw_levels_input , &
2796            num_soil_layers , num_st_levels_input , num_sm_levels_input ,  num_sw_levels_input , &
2797                              num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc ,  num_sw_levels_alloc , &
2798                                  flag_sst , flag_soil_layers , flag_soil_levels , &
2799                                  st000010, st010200, sm000010, sm010200, &
2800                                  st010040 , st040100 , st100200, &
2801                                  sm010040 , sm040100 , sm100200, &
2802                                  ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
2803                                  ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
2804                                  its , ite , jts , jte , kts , kte )
2806       IMPLICIT NONE
2808       INTEGER , INTENT(IN) :: num_soil_layers , &
2809                               num_st_levels_input , num_sm_levels_input , num_sw_levels_input , &
2810                               num_st_levels_alloc , num_sm_levels_alloc , num_sw_levels_alloc , &
2811                               ids , ide , jds , jde , kds , kde , &
2812                               ims , ime , jms , jme , kms , kme , &
2813                               its , ite , jts , jte , kts , kte
2815       INTEGER , INTENT(IN) :: flag_sst, flag_soil_layers , flag_soil_levels
2817       INTEGER , DIMENSION(1:num_st_levels_input) , INTENT(INOUT) :: st_levels_input
2818       INTEGER , DIMENSION(1:num_sm_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sm_levels_input
2819       INTEGER , DIMENSION(1:num_sw_levels_input) , INTENT(INOUT) :: sw_levels_input
2821       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_st_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: st_input
2822       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sm_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sm_input
2823       REAL , DIMENSION(ims:ime,1:num_sw_levels_alloc,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: sw_input
2824       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: landmask , sst
2825       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: st000010, st010200, st010040 , st040100 , st100200
2826       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: sm000010, sm010200, sm010040 , sm040100 , sm100200
2828       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(IN) :: tmn
2829       REAL , DIMENSION(ims:ime,jms:jme) , INTENT(INOUT) :: tsk
2830       REAL , DIMENSION(num_soil_layers) :: zs , dzs
2832       REAL , DIMENSION(ims:ime,num_soil_layers,jms:jme) , INTENT(OUT) :: tslb , smois , sh2o
2834       REAL , ALLOCATABLE , DIMENSION(:) :: zhave
2836       INTEGER :: i , j , l , lout , lin , lwant , lhave , num
2837       REAL :: temp
2838       LOGICAL :: found_levels
2840       found_levels = .false.
2842 !      write(message, FMT='(A)') ' Prepare SSiB LSM soil fields'
2843 !fds (06/2010)
2844 !-- SSiB needs NCEP/NCAR reanalysis soil temperature and moisture at 0-10cm and 10-200cm --
2845       IF ( flag_soil_layers == 1 ) THEN
2846                   DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2847                      DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2848                         tslb(i,1,j) = st000010(i,j)
2849                         tslb(i,2,j) = st010040(i,j)
2850                         tslb(i,3,j) = st040100(i,j)
2851                         smois(i,1,j) = sm000010(i,j)
2852                         smois(i,2,j) = sm010040(i,j)
2853                         smois(i,3,j) = sm040100(i,j)
2854 ! temporary fix (JD) for missing 4-layer input - use 2 instead
2855                         if(tslb(i,2,j) .lt. 10.)tslb(i,2,j) = st000010(i,j)
2856                         if(smois(i,2,j) .lt. 0.01)smois(i,2,j) = sm000010(i,j)
2857                         if(tslb(i,3,j) .lt. 10.)tslb(i,3,j) = st010200(i,j)
2858                         if(smois(i,3,j) .lt. 0.01)smois(i,3,j) = sm010200(i,j)
2859                      END DO
2860                   END DO
2861       ELSE
2862           CALL wrf_debug ( 0 , 'SSiB LSM needs 0-10 cm soil t')
2863           CALL wrf_debug ( 0 , 'SSiB LSM needs 0-10 cm soil m')
2864           CALL wrf_debug ( 0 , 'SSiB LSM needs 10-200 cm soil t')
2865           CALL wrf_debug ( 0 , 'SSiB LSM needs 10-200 cm soil m')
2866       ENDIF
2868          !  Over water, put in reasonable values for soil temperature and moisture.  These won't be
2869          !  used, but they will make a more continuous plot.
2871          IF ( flag_sst .EQ. 1 ) THEN
2872             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2873                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2874                   IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
2875                      DO l = 1 , num_soil_layers
2876                         tslb(i,l,j)= sst(i,j)
2877                         smois(i,l,j)= 1.0
2878                         sh2o (i,l,j)= 1.0
2879                      END DO
2880                   END IF
2881                END DO
2882             END DO
2883          ELSE
2884             DO j = jts , MIN(jde-1,jte)
2885                DO i = its , MIN(ide-1,ite)
2886                   IF ( landmask(i,j) .LT. 0.5 ) THEN
2887                      DO l = 1 , num_soil_layers
2888                         tslb(i,l,j)= tsk(i,j)
2889                         smois(i,l,j)= 1.0
2890                         sh2o (i,l,j)= 1.0
2891                      END DO
2892                   END IF
2893                END DO
2894             END DO
2895          END IF
2897    END SUBROUTINE init_soil_8_real
2898 !--------------------------------------------------------
2900    SUBROUTINE aggregate_categories_part1  ( landuse_frac , iswater , num_veg_cat , mminlu )
2901       IMPLICIT NONE
2902       INTEGER , INTENT(IN) :: iswater
2903       INTEGER , INTENT(IN) :: num_veg_cat
2904       CHARACTER (LEN=4) , INTENT(IN) :: mminlu
2905       REAL , DIMENSION(1:num_veg_cat) , INTENT(INOUT):: landuse_frac
2907       !  Local variables
2909       INTEGER , PARAMETER :: num_special_bins =  3 ! grass, shrubs, trees; add a new line in the "cib" array if updating this
2910       INTEGER , PARAMETER :: max_cats_per_bin =  8 ! larger than max num of cats inside each of the special bins
2911                                                    ! So, no more than 8 total tree categories that we need to consider.
2912       INTEGER , PARAMETER :: fl               = -1 ! Flag value so that we know this is not a valid category to consider.
2913       INTEGER , DIMENSION ( max_cats_per_bin * num_special_bins ) :: cib_usgs = &
2914       (/  2 ,  3 ,  4 ,  5 ,  6 ,  7 , 10 , fl , & ! grass
2915           8 ,  9 , fl , fl , fl , fl , fl , fl , & ! shrubs 
2916          11 , 12 , 13 , 14 , 15 , fl , fl , fl /)  ! trees
2917       INTEGER , DIMENSION ( max_cats_per_bin * num_special_bins ) :: cib_modis = &
2918       (/  9 , 10 , 12 , 14 , fl , fl , fl , fl , & ! grass
2919           6 ,  7 ,  8 , fl , fl , fl , fl , fl , & ! shrubs 
2920           1 ,  2 ,  3 ,  4 ,  5 , fl , fl , fl /)  ! trees
2922       IF      ( mminlu(1:4) .EQ. 'USGS' ) THEN
2923          CALL aggregate_categories_part2  ( landuse_frac , iswater , num_veg_cat , &
2924                                             num_special_bins , max_cats_per_bin , fl , cib_usgs  )
2925       ELSE IF ( mminlu(1:4) .EQ. 'MODI' ) THEN
2926          CALL aggregate_categories_part2  ( landuse_frac , iswater , num_veg_cat , &
2927                                             num_special_bins , max_cats_per_bin , fl , cib_modis )
2928       END IF
2930    END SUBROUTINE aggregate_categories_part1
2932    SUBROUTINE aggregate_categories_part2  ( landuse_frac , iswater , num_veg_cat , &
2933                                             num_special_bins , max_cats_per_bin , fl , cib )
2934       IMPLICIT NONE
2936       INTEGER , INTENT(IN) :: iswater
2937       INTEGER , INTENT(IN) :: num_veg_cat
2938       REAL , DIMENSION(1:num_veg_cat) , INTENT(INOUT):: landuse_frac
2939       INTEGER , INTENT(IN) :: num_special_bins , max_cats_per_bin , fl
2940       INTEGER , DIMENSION ( max_cats_per_bin * num_special_bins ) , INTENT(IN) :: cib
2942       !  Local variables
2944       REAL , DIMENSION(1:num_veg_cat) :: landuse_frac_work ! copy of the input array, allows us to be wreckless
2945       INTEGER , DIMENSION ( max_cats_per_bin , num_special_bins ) :: cats_in_bin
2946       INTEGER :: ib , ic ! indexes for the bin and the category loops
2947       REAL    , DIMENSION ( num_special_bins ) :: bin_max_val , bin_sum ! max category value in this bin, sum of all cats in this bin
2948       INTEGER , DIMENSION ( num_special_bins ) :: bin_max_idx ! index of this maximum category in this bin
2949       INTEGER :: bin_work , bin_orig ! the bin from whence the maximum hails, respectively for the aggregated and the original data
2950       INTEGER :: max_cat_orig , max_cat_work
2951       REAL    :: max_val_orig , max_val_work
2953       !  Find the max in the original.  If it is >= 50%, no need to even be in here.
2955       DO ic = 1 , num_veg_cat
2956          IF ( landuse_frac(ic) .GE. 0.5 ) THEN
2957             RETURN
2958          END IF
2959       END DO
2961       !  Put the categories in the bin into a 2d array.
2963       cats_in_bin = RESHAPE ( cib , (/  max_cats_per_bin , num_special_bins /) )
2965       !  Make a copy of the incoming array so that we can eventually diff our working copy with
2966       !  the original.
2968       landuse_frac_work = landuse_frac
2970       !  Loop over each of the special bins that we know about.  Find the max values and the locations of such.
2972       DO ib = 1 , num_special_bins
2974          !  For this bin, we know about specific categories.  We get the sum of all of those
2975          !  categories that we know about for this bin, and we keep track of which category
2976          !  is dominant.
2978          bin_sum    (ib) =  0
2979          bin_max_val(ib) = fl
2981          cat_loop_accumulate : DO ic = 1 , max_cats_per_bin
2982             
2983             !  Have we run out of valid categories in this bin?  For example, we would not necessarily have
2984             !  the same number of tree categories as there are grass categories.
2985       
2986             IF      ( cats_in_bin(ic,ib) .EQ. fl ) THEN
2987                EXIT cat_loop_accumulate
2988             END IF
2990             bin_sum(ib) = bin_sum(ib) + landuse_frac(cats_in_bin(ic,ib))
2992             IF ( landuse_frac(cats_in_bin(ic,ib)) .GT. bin_max_val(ib) ) THEN
2993                bin_max_val(ib) = landuse_frac(cats_in_bin(ic,ib))
2994                bin_max_idx(ib) = cats_in_bin(ic,ib)
2995             END IF
2997          END DO cat_loop_accumulate
2999          cat_loop_assign : DO ic = 1 , max_cats_per_bin
3000             
3001             !  Plow through each cat in the bin.  If we find the dominant one, he gets the total sum.  If we land on
3002             !  the other guys in the bin, they get set back to zero to maintain the original aggregate influence.
3003       
3004             IF      ( cats_in_bin(ic,ib) .EQ. fl ) THEN
3005                EXIT cat_loop_assign
3006             ELSE IF ( cats_in_bin(ic,ib) .EQ. bin_max_idx(ib) ) THEN
3007                landuse_frac_work(cats_in_bin(ic,ib)) = bin_sum(ib)
3008             ELSE
3009                landuse_frac_work(cats_in_bin(ic,ib)) = 0
3010             END IF
3012          END DO cat_loop_assign
3014       END DO
3016       !  Now we loop through the categorical data, and get the max+location for the original input data and the
3017       !  modified work data.  Water is not allowed to be a "max" category unless it is greater than 50%.  We hit 
3018       !  that test up at the top already, so we can toss out water willy nilly here.
3020       max_cat_orig = fl
3021       max_val_orig =  0
3022       max_cat_work = fl
3023       max_val_work =  0
3025       DO ic = 1 , num_veg_cat
3026          IF ( ic .EQ. iswater ) THEN
3027             CYCLE
3028          END IF
3029          IF ( landuse_frac(ic) .GT. max_val_orig ) THEN
3030             max_val_orig = landuse_frac(ic)
3031             max_cat_orig = ic
3032          END IF
3033          IF ( landuse_frac_work(ic) .GT. max_val_work ) THEN
3034             max_val_work = landuse_frac_work(ic)
3035             max_cat_work = ic
3036          END IF
3037       END DO
3039       !  Find the bin for the maximimum value of the original data.
3041       bin_orig = -1
3042       bin_loop_orig : DO ib = 1 , num_special_bins
3043          cat_loop_orig : DO ic = 1 , max_cats_per_bin
3044             IF      ( cats_in_bin(ic,ib) .EQ. fl           ) THEN
3045                EXIT cat_loop_orig
3046             ELSE IF ( cats_in_bin(ic,ib) .EQ. max_cat_orig ) THEN
3047                bin_orig = ib
3048                EXIT bin_loop_orig
3049             END IF
3050          END DO cat_loop_orig
3051       END DO bin_loop_orig
3053       !  Find the bin for the maximimum value of the aggregated data.
3055       bin_work = -1
3056       bin_loop_work : DO ib = 1 , num_special_bins
3057          cat_loop_work : DO ic = 1 , max_cats_per_bin
3058             IF      ( cats_in_bin(ic,ib) .EQ. fl           ) THEN
3059                EXIT cat_loop_work
3060             ELSE IF ( cats_in_bin(ic,ib) .EQ. max_cat_work ) THEN
3061                bin_work = ib
3062                EXIT bin_loop_work
3063             END IF
3064          END DO cat_loop_work
3065       END DO bin_loop_work
3067       !  So the big question is, did the aggregation change the bin?  If the aggregation does not change the resulting
3068       !  bin, then we leave everything alone.  However, if there would be a change in the eventual bin chosen by
3069       !  the simple dominant-category method, then we become pro-active interventionists and rectify this heinous
3070       !  injustice foisted upon the lowly flora.
3072       IF ( bin_work .EQ. bin_orig ) THEN
3073          !  No op, we do nothing.
3074       ELSE
3075          DO ic = 1 , max_cats_per_bin
3076             landuse_frac(cats_in_bin(ic,bin_work)) = landuse_frac_work(cats_in_bin(ic,bin_work))
3077          END DO
3078       END IF
3079             
3080    END SUBROUTINE aggregate_categories_part2
3082 END MODULE module_soil_pre
3084 FUNCTION skip_middle_points_t ( ids , ide , jds , jde , &
3085                                 i_in , j_in , width ,   &
3086                                 subtleties_exist )      &
3087                        RESULT ( skip_it )
3089    IMPLICIT NONE
3091    INTEGER , INTENT(IN) :: ids , ide , jds , jde
3092    INTEGER , INTENT(IN) :: i_in , j_in , width
3093    LOGICAL , INTENT(IN) :: subtleties_exist
3094    
3095    LOGICAL              :: skip_it
3097    INTEGER , PARAMETER :: slop = 0
3099    IF ( ( subtleties_exist ) .OR. ( ide .EQ. 3 ) .OR. ( jde .EQ. 3 ) ) THEN
3100       skip_it = .FALSE.
3101    ELSE
3102       IF ( ( i_in .GE. ids+width+slop ) .AND. ( i_in .LE. ide-1-width-slop )   .AND. &
3103            ( j_in .GE. jds+width+slop ) .AND. ( j_in .LE. jde-1-width-slop ) ) THEN
3104          skip_it = .TRUE.
3105       ELSE
3106          skip_it = .FALSE.
3107       END IF
3108    END IF
3110 END FUNCTION skip_middle_points_t