Advanced Weather wind model selection bugfixes
[fg:toms-fgdata.git] / Nasal / local_weather / local_weather.nas
1
2 ########################################################
3 # routines to set up, transform and manage local weather
4 # Thorsten Renk, June 2011
5 # thermal model by Patrice Poly, April 2010
6 ########################################################
7
8 # function                      purpose
9 #
10 # calc_geo                      to compute the latitude to meter conversion
11 # calc_d_sq                     to compute a distance square in local Cartesian approximation
12 # effect_volume_loop            to check if the aircraft has entered an effect volume
13 # assemble_effect_array         to store the size of the effect volume array
14 # add_vectors                   to add two vectors in polar coordinates
15 # wind_altitude_interpolation   to interpolate aloft winds in altitude
16 # wind_interpolation            to interpolate aloft winds in altitude and position
17 # get_slowdown_fraction         to compute the effect of boundary layer wind slowdown
18 # interpolation_loop            to continuously interpolate weather parameters between stations 
19 # thermal_lift_start            to start the detailed thermal model
20 # thermal_lift_loop             to manage the detailed thermal lift model
21 # thermal_lift_stop             to end the detailed thermal lift model
22 # wave_lift_start               to start the detailed wave lift model
23 # wave_lift_loop                to manage the detailed wave lift model
24 # wave_lift_stop                to end the detailed wave lift model
25 # effect_volume_start           to manage parameters when an effect volume is entered
26 # effect_volume_stop            to manage parameters when an effect volume is left
27 # ts_factor                     (helper function for thermal lift model)
28 # tl_factor                     (helper function for thermal lift model)
29 # calcLift_max                  to calculate the maximal available thermal lift for given altitude
30 # calcLift                      to calculate the thermal lift at aircraft position
31 # calcWaveLift                  to calculate wave lift at aircraft position
32 # create_cloud_vec              to place a single cloud into an array to be written later
33 # clear_all                     to remove all clouds, effect volumes and weather stations and stop loops
34 # create_detailed_cumulus_cloud to place multiple cloudlets into a box based on a size parameter
35 # create_cumulonimbus_cloud     to place multiple cloudlets into a box 
36 # create_cumulonimbus_cloud_rain to place multiple cloudlets into a box and add a rain layer beneath
37 # create_cumosys                (wrapper to place a convective cloud system based on terrain coverage)
38 # cumulus_loop                  to place 25 Cumulus clouds each frame
39 # create_cumulus                to place a convective cloud system based on terrain coverage
40 # recreate_cumulus              to respawn convective clouds as part of the convective dynamics algorithm
41 # cumulus_exclusion_layer       to create a layer with 'holes' left for thunderstorm placement
42 # create_rise_clouds            to create a barrier cloud system
43 # create_streak                 to create a cloud streak
44 # create_hollow_layer           to create a cloud layer in a hollow cylinder (better for performance)
45 # create_cloudbox               to create a sophisticated cumulus cloud with different textures (experimental)
46 # terrain_presampling_start     to initialize terrain presampling
47 # terrain_presampling_loop      to sample 25 terrain points per frame
48 # terrain_presampling           to sample terrain elevation at a random point within specified area
49 # terrain_presampling_analysis  to analyze terrain presampling results
50 # wave_detection_loop           to detect if and where wave lift should be placed (currently unfinished)
51 # get_convective_altitude       to determine the altitude at which a Cumulus cloud is placed
52 # manage presampling            to take proper action when a presampling call has been finished
53 # set_wind_model_flag           to convert the wind model string into an integer flag
54 # set_texture_mix               to determine the texture mix between smooth and rough cloud appearance
55 # create_effect_volume          to create an effect volume
56 # set_weather_station           to specify a weather station for interpolation
57 # set_atmosphere_ipoint         to specify an interpolation point for visibility, haze and shading in the atmosphere
58 # set_wind_ipoint               to set an aloft wind interpolation point
59 # set_wind_ipoint_metar         to set a wind interpolation point from available ground METAR info where aloft is modelled
60 # showDialog                    to pop up a dialog window
61 # readFlags                     to read configuration flags from the property tree into Nasal variables at startup
62 # streak_wrapper                wrapper to execute streak from menu
63 # convection wrapper            wrapper to execute convective clouds from menu
64 # barrier wrapper               wrapper to execute barrier clouds from menu
65 # single_cloud_wrapper          wrapper to create single cloud from menu
66 # layer wrapper                 wrapper to create layer from menu
67 # box wrapper                   wrapper to create a cloudbox (experimental)
68 # set_aloft wrapper             wrapper to create aloft winds from menu
69 # set_tile                      to call a weather tile creation from menu
70 # startup                       to prepare the package at startup
71 # test                          to serve as a testbed for new functions
72
73 # object                        purpose
74
75 # weatherStation                to store info about weather conditions
76 # atmopshereIpoint              to store info about haze and light propagation in the atmosphere
77 # windIpoint                    to store an interpolation point of the windfield
78 # effectVolume                  to store effect volume info and provide methods to move and time-evolve effect volumes
79 # thermalLift                   to store thermal info and provide methods to move and time-evolve a thermal
80 # waveLift                      to store wave info 
81
82
83
84
85 ###################################
86 # geospatial helper functions
87 ###################################
88
89 var calc_geo = func(clat) {
90
91 lon_to_m  = math.cos(clat*math.pi/180.0) * lat_to_m;
92 m_to_lon = 1.0/lon_to_m;
93
94 weather_dynamics.lon_to_m = lon_to_m;
95 weather_dynamics.m_to_lon = m_to_lon;
96
97 }
98
99
100 var calc_d_sq = func (lat1, lon1, lat2, lon2) {
101
102 var x = (lat1 - lat2) * lat_to_m;
103 var y = (lon1 - lon2) * lon_to_m;
104
105 return (x*x + y*y);
106 }
107
108
109 ###################################
110 # effect volume management loop
111 ###################################
112
113 var effect_volume_loop = func (index, n_active) {
114
115
116 if (local_weather_running_flag == 0) {return;}
117
118 var n = 25;
119
120
121 var esize = n_effectVolumeArray;
122
123 var viewpos = geo.aircraft_position();
124 var active_counter = n_active;
125
126 var i_max = index + n;
127 if (i_max > esize) {i_max = esize;}
128
129 for (var i = index; i < i_max; i = i+1)
130         {
131         var e = effectVolumeArray[i];
132         
133         var flag = 0; # default assumption is that we're not in the volume
134         
135         var ealt_min = e.alt_low * ft_to_m;
136         var ealt_max = e.alt_high * ft_to_m;
137
138         
139         if ((viewpos.alt() > ealt_min) and (viewpos.alt() < ealt_max)) # we are in the correct alt range
140                 {
141                 # so we load geometry next
142                 
143                 var geometry = e.geometry;
144                 var elat = e.lat;
145                 var elon = e.lon;
146                 var rx = e.r1;
147
148                 if (geometry == 1) # we have a cylinder
149                         {
150                         var d_sq = calc_d_sq(viewpos.lat(), viewpos.lon(), elat, elon);
151                         if (d_sq < (rx*rx)) {flag =1;}
152                         }
153                 else if (geometry == 2) # we have an elliptic shape
154                         {
155                         # get orientation
156
157                         var ry = e.r2;
158                         var phi = e.phi;                
159
160                         phi = phi * math.pi/180.0;
161                                                 
162
163                         # first get unrotated coordinates 
164                         var xx = (viewpos.lon() - elon) * lon_to_m;
165                         var yy = (viewpos.lat() - elat) * lat_to_m;
166                         
167                         # then rotate to align with the shape
168                         var x = xx * math.cos(phi) - yy * math.sin(phi);
169                         var y = yy * math.cos(phi) + xx * math.sin(phi); 
170
171                         # then check elliptic condition
172                         if ((x*x)/(rx*rx) + (y*y)/(ry*ry) <1) {flag = 1;}
173                         }
174                 else if (geometry == 3) # we have a rectangular shape
175                         {
176                         # get orientation
177
178                         var ry = e.r2;
179                         var phi = e.phi;
180
181                         phi = phi * math.pi/180.0;
182                         # first get unrotated coordinates 
183                         var xx = (viewpos.lon() - elon) * lon_to_m;
184                         var yy = (viewpos.lat() - elat) * lat_to_m;
185                         # then rotate to align with the shape
186                         var x = xx * math.cos(phi) - yy * math.sin(phi);
187                         var y = yy * math.cos(phi) + xx * math.sin(phi); 
188                         # then check rectangle condition
189                         if ((x>-rx) and (x<rx) and (y>-ry) and (y<ry)) {flag = 1;}
190                         }
191                 } # end if altitude
192         
193         
194         # if flag ==1 at this point, we are inside the effect volume
195         # but we only need to take action on entering and leaving, so we check also active_flag
196         
197         # if (flag==1) {print("Inside volume");}
198         
199         var active_flag = e.active_flag;
200
201         if ((flag==1) and (active_flag ==0)) # we just entered the node
202                 {
203                 #print("Entered volume");               
204                 e.active_flag = 1;      
205                 effect_volume_start(e);
206                 }
207         else if ((flag==0) and (active_flag ==1)) # we left an active node
208                 {
209                 #print("Left volume!");
210                 e.active_flag = 0;
211                 effect_volume_stop(e);
212                 }
213         if (flag==1) {active_counter = active_counter + 1;} # we still count the active volumes
214         
215         } # end foreach
216
217 # at this point, all active effect counters should have been set to zero if we're outside all volumes
218 # however there seem to be rare configurations of overlapping volumes for which this doesn't happen
219 # therefore we zero them for redundancy here so that the interpolation loop can take over
220 # and set the properties correctly for outside
221
222
223 if (i == esize) # we check the number of actives and reset all counters
224         {
225         if (active_counter == 0)
226                 {
227                 var vNode = props.globals.getNode("local-weather/effect-volumes", 1);
228                 vNode.getChild("number-active-vis").setValue(0);
229                 vNode.getChild("number-active-snow").setValue(0);
230                 vNode.getChild("number-active-rain").setValue(0);
231                 vNode.getChild("number-active-lift").setValue(0);
232                 vNode.getChild("number-active-turb").setValue(0);
233                 vNode.getChild("number-active-sat").setValue(0);
234                 }
235         #print("n_active: ", active_counter);
236         active_counter = 0; i = 0;
237         }
238
239 # and we repeat the loop as long as the control flag is set
240
241
242 if (getprop(lw~"effect-loop-flag") ==1) {settimer( func {effect_volume_loop(i, active_counter); },0);}
243 }
244
245
246 ###################################
247 # assemble effect volume array
248 ###################################
249
250
251 var assemble_effect_array = func {
252
253 n_effectVolumeArray = size(effectVolumeArray);
254 }
255
256
257
258 ###################################
259 # vector addition
260 ###################################
261
262 var add_vectors = func (phi1, r1, phi2, r2) {
263
264 phi1 = phi1 * math.pi/180.0;
265 phi2 = phi2 * math.pi/180.0;
266
267 var x1 = r1 * math.sin(phi1);
268 var x2 = r2 * math.sin(phi2);
269
270 var y1 = r1 * math.cos(phi1);
271 var y2 = r2 * math.cos(phi2);
272
273 var x = x1+x2;
274 var y = y1+y2;
275
276 var phi = math.atan2(x,y) * 180.0/math.pi;
277 var r = math.sqrt(x*x + y*y);
278
279 var vec = [];
280
281 append(vec, phi);
282 append(vec,r);
283
284 return vec;
285 }
286
287
288 ###################################
289 # windfield altitude interpolation
290 ###################################
291
292
293 var wind_altitude_interpolation = func (altitude, w) {
294
295 if (altitude < wind_altitude_array[0]) {var alt_wind = wind_altitude_array[0];}
296 else if (altitude > wind_altitude_array[8]) {var alt_wind = 0.99* wind_altitude_array[8];}
297 else {var alt_wind = altitude;}
298
299 for (var i = 0; i<9; i=i+1)
300         {if (alt_wind < wind_altitude_array[i]) {break;}}
301         
302
303 #var altNodeMin = w.getChild("altitude",i-1);
304 #var altNodeMax = w.getChild("altitude",i);     
305
306 #var vmin = altNodeMin.getNode("windspeed-kt").getValue();
307 #var vmax = altNodeMax.getNode("windspeed-kt").getValue();
308
309 var vmin = w.alt[i-1].v;
310 var vmax = w.alt[i].v;
311
312 #var dir_min = altNodeMin.getNode("wind-from-heading-deg").getValue();
313 #var dir_max = altNodeMax.getNode("wind-from-heading-deg").getValue();
314
315 var dir_min = w.alt[i-1].d;
316 var dir_max = w.alt[i].d;
317
318 var f = (alt_wind - wind_altitude_array[i-1])/(wind_altitude_array[i] - wind_altitude_array[i-1]);
319
320 var res = add_vectors(dir_min, (1-f) * vmin, dir_max, f * vmax);
321
322 return res;
323 }
324
325
326 ###################################
327 # windfield spatial interpolation
328 ###################################
329
330 var wind_interpolation = func (lat, lon, alt) {
331
332 var sum_norm = 0;
333 var sum_wind = [0,0];
334
335 var wsize = size(windIpointArray);
336         
337 for (var i = 0; i < wsize; i=i+1) {
338         
339         
340         var w = windIpointArray[i];
341
342         var wpos = geo.Coord.new();
343         wpos.set_latlon(w.lat,w.lon,1000.0);
344
345         var ppos = geo.Coord.new();
346         ppos.set_latlon(lat,lon,1000.0);
347
348         var d = ppos.distance_to(wpos);
349         if (d <100.0) {d = 100.0;} # to prevent singularity at zero
350
351         sum_norm = sum_norm + (1./d) * w.weight;
352
353         var res = wind_altitude_interpolation(alt,w);
354         
355         sum_wind = add_vectors(sum_wind[0], sum_wind[1], res[0], (res[1]/d) * w.weight);        
356
357         # gradually fade in the interpolation weight of newly added points to
358         # avoid sudden jumps
359
360         if (w.weight < 1.0) {w.weight = w.weight + 0.02;}
361
362         }
363
364 sum_wind[1] = sum_wind[1] /sum_norm;
365
366 return sum_wind;
367 }
368
369
370 ###################################
371 # boundary layer computations
372 ###################################
373
374
375 var get_slowdown_fraction = func {
376
377 var tile_index = getprop(lw~"tiles/tile[4]/tile-index");
378 var altitude_agl = getprop("/position/altitude-agl-ft");
379 var altitude = getprop("/position/altitude-ft");
380
381
382
383 if (presampling_flag == 0)
384         {
385         var base_layer_thickness = 600.0;       
386         var f_slow = 1.0/3.0;
387         }
388 else 
389         {
390         var alt_median = alt_50_array[tile_index - 1];
391         var alt_difference = alt_median - (altitude - altitude_agl);
392         var base_layer_thickness = 150.0;       
393
394         # get the boundary layer size dependent on terrain altitude above terrain median
395
396         if (alt_difference > 0.0) # we're low and the boundary layer grows
397                 {var boundary_alt = base_layer_thickness + 0.3 * alt_difference;}
398         else # the boundary layer shrinks
399                 {var boundary_alt = base_layer_thickness + 0.1 * alt_difference;}
400
401         if (boundary_alt < 50.0){boundary_alt = 50.0;}
402         if (boundary_alt > 3000.0) {boundary_alt = 3000.0;}
403
404         # get the boundary effect as a function of bounday layer size
405         
406         var f_slow = 1.0 - (0.2 + 0.17 * math.ln(boundary_alt/base_layer_thickness));
407         }
408
409 if (debug_output_flag == 1)
410         {
411         #print("Boundary layer thickness: ",base_layer_thickness);
412         #print("Boundary layer slowdown: ", f_slow);
413         }
414 return f_slow;
415 }
416
417
418 ###################################
419 # interpolation management loop
420 ###################################
421
422 var interpolation_loop = func {
423
424 if (local_weather_running_flag == 0) {return;}
425
426 var viewpos = geo.aircraft_position();
427
428
429
430 #var vis_before = getprop(lwi~"visibility-m");
431 var vis_before = interpolated_conditions.visibility_m;
432
433 # if applicable, do some work for fps sampling
434
435 if (fps_control_flag == 1)
436         {
437         fps_samples = fps_samples +1;
438         fps_sum = fps_sum + getprop("/sim/frame-rate");
439         }
440
441
442 # determine at which distance we no longer keep an interpolation point, needs to be larger for METAR since points are more scarce
443
444 if (metar_flag == 1)
445         {var distance_to_unload = 250000.0;}
446 else    
447         {var distance_to_unload = 120000.0;}    
448
449 # if we can set environment without a reset, the loop can run a bit faster for smoother interpolation
450 # so determine the suitable timing
451
452
453 var interpolation_loop_time = 0.1; 
454 var vlimit = 1.01;
455
456
457 # get an inverse distance weighted average from all defined weather stations
458
459 var sum_alt = 0.0;
460 var sum_vis = 0.0;
461 var sum_T = 0.0;
462 var sum_p = 0.0;
463 var sum_D = 0.0;
464 var sum_norm = 0.0;
465
466 var n_stations = size(weatherStationArray);
467
468 for (var i = 0; i < n_stations; i=i+1) {
469         
470         var s = weatherStationArray[i];
471         
472
473         var stpos = geo.Coord.new();
474         stpos.set_latlon(s.lat,s.lon,0.0);
475
476         var d = viewpos.distance_to(stpos);
477         if (d <100.0) {d = 100.0;} # to prevent singularity at zero
478
479         sum_norm = sum_norm + 1./d * s.weight;
480         
481         sum_alt = sum_alt + (s.alt/d) * s.weight;
482         sum_vis = sum_vis + (s.vis/d) * s.weight;
483         sum_T = sum_T + (s.T/d) * s.weight;
484         sum_D = sum_D + (s.D/d) * s.weight;
485         sum_p = sum_p + (s.p/d) * s.weight;
486
487         # gradually fade in the interpolation weight of newly added stations to
488         # avoid sudden jumps
489
490         if (s.weight < 1.0) {s.weight = s.weight + 0.02;}
491
492         # automatically delete stations out of range
493         # take care not to unload if weird values appear for a moment
494         # never unload if only one station left
495         if ((d > distance_to_unload) and (d < (distance_to_unload + 20000.0)) and (n_stations > 1)) 
496                 {
497                 if (debug_output_flag == 1) 
498                         {print("Distance to weather station ", d, " m, unloading ...", i);}
499                 weatherStationArray = weather_tile_management.delete_from_vector(weatherStationArray,i);
500                 i = i-1; n_stations = n_stations -1;
501                 }
502         }
503
504 setprop(lwi~"station-number", i+1);
505
506
507 var ialt = sum_alt/sum_norm;
508 var vis = sum_vis/sum_norm;
509 var p = sum_p/sum_norm;
510 var D = sum_D/sum_norm + temperature_offset;
511 var T = sum_T/sum_norm + temperature_offset;
512
513
514
515 # get an inverse distance weighted average from all defined atmospheric condition points
516
517 sum_norm = 0.0;
518 var sum_vis_aloft = 0.0;
519 var sum_vis_alt1 = 0.0;
520 var sum_vis_ovcst = 0.0;
521 var sum_ovcst = 0.0;
522 var sum_ovcst_alt_low = 0.0;
523 var sum_ovcst_alt_high = 0.0;
524 var sum_scatt = 0.0;
525 var sum_scatt_alt_low = 0.0;
526 var sum_scatt_alt_high = 0.0;
527
528 var n_iPoints = size(atmosphereIpointArray);
529
530 for (var i = 0; i < n_iPoints; i=i+1) {
531         
532         var a = atmosphereIpointArray[i];
533         
534
535         var apos = geo.Coord.new();
536         apos.set_latlon(a.lat,a.lon,0.0);
537
538         var d = viewpos.distance_to(apos);
539         if (d <100.0) {d = 100.0;} # to prevent singularity at zero
540
541         sum_norm = sum_norm + 1./d * a.weight;
542         sum_vis_aloft = sum_vis_aloft + (a.vis_aloft/d) * a.weight;
543         sum_vis_alt1 = sum_vis_alt1 + (a.vis_alt1/d) * a.weight;
544         sum_vis_ovcst = sum_vis_ovcst + (a.vis_ovcst/d) * a.weight;     
545         sum_ovcst = sum_ovcst + (a.ovcst/d) * a.weight;
546         sum_ovcst_alt_low = sum_ovcst_alt_low + (a.ovcst_alt_low/d) * a.weight;
547         sum_ovcst_alt_high = sum_ovcst_alt_high + (a.ovcst_alt_high/d) * a.weight;
548         sum_scatt = sum_scatt + (a.scatt/d) * a.weight;
549         sum_scatt_alt_low = sum_scatt_alt_low + (a.scatt_alt_low/d) * a.weight;
550         sum_scatt_alt_high = sum_scatt_alt_high + (a.scatt_alt_high/d) * a.weight;
551
552         # gradually fade in the interpolation weight of newly added stations to
553         # avoid sudden jumps
554
555         if (a.weight < 1.0) {a.weight = a.weight + 0.02;}
556
557         # automatically delete stations out of range
558         # take care not to unload if weird values appear for a moment
559         # never unload if only one station left
560         if ((d > distance_to_unload) and (d < (distance_to_unload + 20000.0)) and (n_iPoints > 1)) 
561                 {
562                 if (debug_output_flag == 1) 
563                         {print("Distance to atmosphere interpolation point ", d, " m, unloading ...", i);}
564                 atmosphereIpointArray = weather_tile_management.delete_from_vector(atmosphereIpointArray,i);
565                 i = i-1; n_iPoints = n_iPoints -1;
566                 }
567         }
568
569 setprop(lwi~"atmosphere-ipoint-number", i+1);
570
571
572
573 var vis_aloft = sum_vis_aloft/sum_norm;
574 var vis_alt1 = sum_vis_alt1/sum_norm;
575 var vis_ovcst = sum_vis_ovcst/sum_norm;
576 var ovcst_max = sum_ovcst/sum_norm;
577 var ovcst_alt_low = sum_ovcst_alt_low/sum_norm;
578 var ovcst_alt_high = sum_ovcst_alt_high/sum_norm;
579 var scatt_max = sum_scatt/sum_norm;
580 var scatt_alt_low = sum_scatt_alt_low/sum_norm;
581 var scatt_alt_high = sum_scatt_alt_high/sum_norm;
582
583
584
585
586 # altitude model for visibility - increase above the lowest inversion layer to simulate ground haze
587
588 vis = vis * ground_haze_factor;
589
590 var altitude = getprop("position/altitude-ft");
591 # var current_mean_terrain_elevation = ialt;
592
593 var alt1 = vis_alt1;
594 var alt2 = alt1 + 1500.0;
595
596
597 setprop("/environment/ground-visibility-m",vis);
598 setprop("/environment/ground-haze-thickness-m",alt2 * ft_to_m);
599
600 # compute the visibility gradients
601
602 if (realistic_visibility_flag == 1)
603         {
604         vis_aloft = vis_aloft * 2.0;
605         vis_ovcst = vis_ovcst * 3.0;
606         }
607
608 var inc1 = 0.1 * (vis_aloft - vis)/(vis_alt1 - ialt);
609 var inc2 = 0.9 * (vis_aloft - vis)/1500.0;
610 var inc3 = (vis_ovcst - vis_aloft)/(ovcst_alt_high - vis_alt1+1500);
611 var inc4 = 0.5;
612
613
614 if (realistic_visibility_flag == 1)
615         {inc4 = inc4 * 3.0;}
616
617 # compute the visibility
618
619 if (altitude < alt1)
620         {vis = vis + inc1 * altitude;}
621 else if (altitude < alt2)
622         {
623         vis = vis + inc1 * alt1 + inc2 * (altitude - alt1); 
624         }
625 else if (altitude < ovcst_alt_high)
626         {
627         vis = vis + inc1 * alt1 + inc2 * (alt2-alt1)  + inc3 * (altitude - alt2);
628         }
629 else if (altitude > ovcst_alt_high)
630         {
631         vis = vis + inc1 * alt1 + inc2 * (alt2-alt1)  + inc3 * (ovcst_alt_high - alt2) + inc4 * (altitude - ovcst_alt_high);
632         }
633
634 # limit visibility (otherwise memory consumption may be very bad...)
635
636 if (vis > max_vis_range)
637         {vis = max_vis_range;}
638
639 # determine scattering shader parameters if scattering shader is on
640
641 if (scattering_shader_flag == 1) 
642         {
643         
644         # values to be used with new exposure filter
645         var rayleigh = 0.0003;
646         var mie = 0.005;
647         var density = 0.3;
648
649         var vis_factor = (vis - 30000.0)/90000.0;
650         if (vis_factor < 0.0) {vis_factor = 0.0;}
651         if (vis_factor > 1.0) {vis_factor = 1.0;}
652  
653
654         if (altitude < 36000.0) 
655                 {
656                 rayleigh = 0.0003 - 0.0001 * vis_factor;
657                 mie = 0.005 - vis_factor * 0.002; 
658                 }
659         else if (altitude < 85000.0)
660                 {
661                 rayleigh = (0.0003 - 0.0001 * vis_factor)  - (altitude-36000.0)/49000.0 * 0.0001;
662                 mie = 0.005 - vis_factor * 0.002 - (altitude-36000.0)/49000.0 * 0.002;
663                 }
664         else 
665                 {rayleigh = 0.0002 - 0.0001 * vis_factor; mie = 0.003 - vis_factor * 0.002;}
666
667        # now the pollution factor
668    
669         if (altitude < alt1)
670                 {
671                 rayleigh = rayleigh +0.0003 * air_pollution_norm + 0.0004 * air_pollution_norm * (1.0 - (altitude/alt1) * (altitude/alt1));
672                 density = density + 0.05 * air_pollution_norm + 0.05 * air_pollution_norm * (1.0 - (altitude/alt1) * (altitude/alt1));
673                 }
674         else
675                 {
676                 rayleigh = rayleigh + 0.0003 * air_pollution_norm;
677                 density = density + 0.05 * air_pollution_norm;
678                 }
679
680
681         }
682
683
684 # compute the horizon shading
685
686 if (altitude < scatt_alt_low)
687         {
688         var scatt = scatt_max;
689         }
690 else if (altitude < scatt_alt_high)
691         {
692         var scatt = scatt_max + (0.95 - scatt_max) * (altitude - scatt_alt_low)/(scatt_alt_high-scatt_alt_low);
693         }
694 else
695         {var scatt = 0.95;}
696
697
698 # compute  the cloud layer self shading correction
699
700 var sun_angle = 1.57079632675 - getprop("/sim/time/sun-angle-rad");
701 var cloud_layer_shading = 1.0 - ((1.0 - scatt_max) *  math.pow(math.cos(sun_angle),100.0));
702
703 # compute the overcast haze
704
705 if (altitude < ovcst_alt_low)
706         {
707         var ovcst = ovcst_max;
708         }       
709 else if (altitude < ovcst_alt_high)
710         {
711         var ovcst = ovcst_max - ovcst_max * (altitude - ovcst_alt_low)/(ovcst_alt_high-ovcst_alt_low);
712         }
713 else
714         {var ovcst = 0.0;}
715
716
717 # compute base turbulence
718
719 var base_turbulence = 0.0;
720
721 if (altitude < alt1)
722         {
723         base_turbulence = lowest_layer_turbulence;
724         }
725
726
727
728 # limit relative changes of the visibility, will make for gradual transitions
729
730 if (vis/vis_before > vlimit)
731         {vis = vlimit * vis_before;}
732 else if (vis/vis_before < (2.0-vlimit))
733         {vis = (2.0-vlimit) * vis_before;}
734
735
736
737
738 # write all properties into the weather interpolation record 
739
740 setprop(lwi~"mean-terrain-altitude-ft",ialt);
741
742
743 if (vis > 0.0) interpolated_conditions.visibility_m = vis;
744 interpolated_conditions.temperature_degc = T;
745 interpolated_conditions.dewpoint_degc = D;
746 if (p>10.0) interpolated_conditions.pressure_sea_level_inhg = p;
747
748
749
750 if (scattering_shader_flag == 1)
751         {
752         local_weather.setSkydomeShader(rayleigh, mie, density);
753         setprop("/environment/cloud-self-shading", cloud_layer_shading);
754         }
755
756 local_weather.setScattering(scatt);
757 local_weather.setOvercast(ovcst);
758
759
760         
761
762 # now check if an effect volume writes the property and set only if not
763
764 var flag = getprop("local-weather/effect-volumes/number-active-vis");
765
766 if ((flag ==0) and (vis > 0.0) and (getprop(lw~"lift-loop-flag") == 0) and (compat_layer.smooth_visibility_loop_flag == 0))
767         {
768         compat_layer.setVisibility(vis);
769         }
770
771
772
773
774 flag = getprop("local-weather/effect-volumes/number-active-lift");
775
776 if (flag ==0) 
777         {
778         #setprop(lw~"current/thermal-lift",0.0);
779         }
780
781 # no need to check for these, as they are not modelled in effect volumes
782
783 compat_layer.setTemperature(T);
784 compat_layer.setDewpoint(D);
785 if (p>0.0) {compat_layer.setPressure(p);}
786
787
788 # now determine the local wind 
789
790
791 var tile_index = getprop(lw~"tiles/tile[4]/tile-index");
792
793 if (wind_model_flag ==1) # constant
794         {
795         var winddir = weather_dynamics.tile_wind_direction[0];
796         var windspeed = weather_dynamics.tile_wind_speed[0];
797
798         wind.cloudlayer = [winddir,windspeed];
799
800         }
801 else if (wind_model_flag ==2) # constant in tile
802         {
803         var winddir = weather_dynamics.tile_wind_direction[tile_index-1];
804         var windspeed = weather_dynamics.tile_wind_speed[tile_index-1];
805
806         wind.cloudlayer = [winddir, windspeed];
807
808         }       
809 else if (wind_model_flag ==3) # aloft interpolated, constant in tiles
810         {
811         var w = windIpointArray[0];
812         var res = wind_altitude_interpolation(altitude,w);
813         var winddir = res[0];
814         var windspeed = res[1];
815
816         wind.cloudlayer = wind_altitude_interpolation(0.0,w);
817
818         }
819 else if (wind_model_flag == 5) # aloft waypoint interpolated
820         {
821         var res = wind_interpolation(viewpos.lat(), viewpos.lon(), altitude);   
822
823         var winddir = res[0];
824         var windspeed = res[1];
825
826         wind.cloudlayer = wind_interpolation(viewpos.lat(), viewpos.lon(), 0.0);        
827         }
828
829
830 wind.surface = [wind.cloudlayer[0], wind.cloudlayer[1] * get_slowdown_fraction()];
831
832 # now do the boundary layer computations
833
834 var altitude_agl = getprop("/position/altitude-agl-ft");
835
836 if (altitude_agl < 50.0)
837         {
838         base_turbulence = base_turbulence * altitude_agl/50.0;
839         }
840
841
842 if (presampling_flag == 0)
843         {
844         var boundary_alt = 600.0;
845         var windspeed_ground = windspeed/3.0;
846         
847         var f_min = 2.0/3.0;
848
849         if (altitude_agl < boundary_alt)
850                 {var windspeed_current = windspeed_ground + 2.0 * windspeed_ground * (altitude_agl/boundary_alt);}
851         else 
852                 {var windspeed_current = windspeed;}
853         }
854 else 
855         {
856         var alt_median = alt_50_array[tile_index - 1];
857         var alt_difference = alt_median - (altitude - altitude_agl);
858         var base_layer_thickness = 150.0;       
859
860         # get the boundary layer size dependent on terrain altitude above terrain median
861
862         if (alt_difference > 0.0) # we're low and the boundary layer grows
863                 {var boundary_alt = base_layer_thickness + 0.3 * alt_difference;}
864         else # the boundary layer shrinks
865                 {var boundary_alt = base_layer_thickness + 0.1 * alt_difference;}
866
867         if (boundary_alt < 50.0){boundary_alt = 50.0;}
868         if (boundary_alt > 3000.0) {boundary_alt = 3000.0;}
869
870         # get the boundary effect as a function of bounday layer size
871         
872         var f_min = 0.2 + 0.17 * math.ln(boundary_alt/base_layer_thickness);
873
874
875         if (altitude_agl < boundary_alt)
876                 {
877                 var windspeed_current = (1-f_min) * windspeed + f_min * windspeed * (altitude_agl/boundary_alt);
878                 }
879         else 
880                 {var windspeed_current = windspeed;}
881
882         }
883
884
885 var windspeed_ground = (1.0-f_min) * windspeed;
886
887
888 # set the wind hash before gusts, it represents mean wind
889
890 wind.current = [winddir,windspeed_current];
891
892
893
894 # determine gusts and turbulence in the bounday layer
895
896 var gust_frequency = getprop(lw~"tmp/gust-frequency-hz");
897
898
899
900
901 if (gust_frequency > 0.0)
902         {
903         var gust_relative_strength = getprop(lw~"tmp/gust-relative-strength");
904         var gust_angvar = getprop(lw~"tmp/gust-angular-variation-deg");
905         
906         # var winddir_last = getprop(lwi~"wind-from-heading-deg");
907         var winddir_last = interpolated_conditions.wind_from_heading_deg;
908         
909         var alt_scaling_factor = 1.2 * windspeed / 10.0;
910         if (alt_scaling_factor < 1.0) {alt_scaling_factor = 1.0;}
911
912         # expected mean number of gusts in time interval (should be < 1)
913         var p_gust = gust_frequency * interpolation_loop_time;
914
915         winddir_change = 0.0;
916
917         if (rand() < p_gust) # we change the offsets for windspeed and direction
918                 {
919                 var alt_fact = 1.0 - altitude_agl/(boundary_alt * alt_scaling_factor);
920                 if (alt_fact < 0.0) {alt_fact = 0.0};
921                 windspeed_multiplier =  (1.0 + ((rand()) * gust_relative_strength * alt_fact));
922                 winddir_change = alt_fact * (1.0 - 2.0 * rand()) * gust_angvar;
923                 winddir_change = winddir_change * 0.2; # Markov chain parameter, max. change per frame is 1/5 
924                 
925                 # if the Markov chain reaches the boundary, reflect
926
927                 #print("Winddir: ", winddir, " winddir_last: ", winddir_last, " winddir_change: ", winddir_change);
928                 if (weather_tile_management.relangle(winddir_last + winddir_change, winddir) > gust_angvar)
929                         {winddir_change = -winddir_change;}
930                 
931                 }
932         windspeed_current = windspeed_current *  windspeed_multiplier;
933         winddir = winddir_last + winddir_change;
934         }
935
936         
937
938
939
940 compat_layer.setWindSmoothly(winddir, windspeed_current);
941
942 interpolated_conditions.wind_from_heading_deg = winddir;
943 interpolated_conditions.windspeed_kt = windspeed_current;
944
945 # hack to get access to the water shader
946
947 setprop("/environment/config/boundary/entry[0]/wind-from-heading-deg",winddir);
948 setprop("/environment/config/boundary/entry[0]/wind-speed-kt",windspeed_ground);
949
950 # end hack
951
952
953
954
955 # set turbulence
956 flag = getprop("local-weather/effect-volumes/number-active-turb");
957
958 var wind_enhancement_factor = windspeed_current/15.0;
959 if (wind_enhancement_factor > 1.5) {wind_enhancement_factor = 1.5;}
960
961 if ((flag ==0))
962         {compat_layer.setTurbulence(base_turbulence * wind_enhancement_factor);}
963
964 # set scattering on the ground - this doesn't affect fog but is diffuse and specular light reduction
965 # so it is stronger than normal scattering
966
967 var scatt_ground = (scatt_max - 0.4)/0.6;
968 if (scatt_ground < 0.0) {scatt_ground = 0.0;}
969
970 setprop("/environment/surface/scattering", scatt_ground);
971
972 if (getprop(lw~"interpolation-loop-flag") ==1) {settimer(interpolation_loop, 0.0);}
973
974 }
975
976 ###################################
977 # thermal lift loop startup
978 ###################################
979
980 var thermal_lift_start = func (ev) {
981
982
983 # if another lift loop is already running, do nothing
984 if (getprop(lw~"lift-loop-flag") == 1) {return;} 
985
986 # copy the properties from effect volume to the lift object
987
988 l = thermalLift.new(ev.lat, ev.lon, ev.radius, ev.height, ev.cn, ev.sh, ev.max_lift, ev.f_lift_radius);
989
990 l.index = ev.index;
991
992 if (dynamics_flag == 1)
993         {
994         l.timestamp = weather_dynamics.time_lw;
995         if (dynamical_convection_flag == 1)
996                 {
997                 l.flt = ev.flt;
998                 l.evolution_timestamp = ev.evolution_timestamp;
999                 }
1000         }
1001
1002
1003
1004 thermal = l;
1005
1006 if (debug_output_flag == 1)
1007         {
1008         print("Entering thermal lift...");
1009         print("strength: ", thermal.max_lift, " radius: ", thermal.radius);
1010         if (dynamical_convection_flag ==1)
1011                 {print("fractional lifetime: ", thermal.flt);}
1012
1013         }
1014
1015 # and start the lift loop, unless another one is already running
1016 # so we block overlapping calls
1017
1018
1019 setprop(lw~"lift-loop-flag",1); 
1020 settimer(thermal_lift_loop,0);
1021
1022 }
1023
1024 ###################################
1025 # thermal lift loop
1026 ###################################
1027
1028 var thermal_lift_loop = func {
1029
1030 if (local_weather_running_flag == 0) {return;}
1031
1032 var apos = geo.aircraft_position();
1033
1034 var tlat = thermal.lat;
1035 var tlon = thermal.lon;
1036
1037 var tpos = geo.Coord.new();
1038 tpos.set_latlon(tlat,tlon,0.0);
1039
1040 var d = apos.distance_to(tpos);
1041 var alt = getprop("position/altitude-ft");
1042
1043 if (dynamical_convection_flag == 1)
1044         {var flt = thermal.flt;}
1045 else
1046         {var flt = 0.5;}
1047
1048 var lift = calcLift(d, alt, thermal.radius, thermal.height, thermal.cn, thermal.sh, thermal.max_lift, thermal.f_lift_radius, flt);
1049
1050 if (getprop(lw~"wave-loop-flag") ==1) 
1051         {
1052         lift = lift + getprop(lw~"current/wave-lift");
1053         }
1054
1055 # compute a reduction in visibility when entering the cloudbase
1056
1057 #var vis = getprop(lw~"interpolation/visibility-m");
1058
1059 var vis = interpolated_conditions.visibility_m;
1060
1061 if (alt > 0.9 * thermal.height)
1062         {
1063         var visibility_reduction = math.pow((alt - 0.9 * thermal.height)/(0.2 * thermal.height),0.1);
1064         visibility_reduction = visibility_reduction * (1.0 - math.pow(d/(0.8*thermal.radius),14));
1065
1066         if (visibility_reduction > 1.0) {visibility_reduction = 1.0;} # this shouldn't ever happen
1067         if (visibility_reduction < 0.0) {visibility_reduction = 0.0;} 
1068         vis = vis * (1.0 - 0.98 * visibility_reduction);
1069
1070         }
1071
1072 setprop(lw~"current/visibility-m",vis);
1073 compat_layer.setVisibility(vis);
1074
1075
1076
1077
1078 setprop(lw~"current/thermal-lift",lift);
1079 compat_layer.setLift(lift);
1080
1081 # if dynamics is on, move the thermal and occasionally compute altitude and age
1082
1083 if (dynamics_flag == 1)
1084         {
1085         thermal.move();
1086         
1087         if ((rand() < 0.01) and (presampling_flag == 1)) # check every 100 frames
1088                 {
1089                 if (dynamical_convection_flag == 1) 
1090                         {
1091                         thermal.correct_altitude_and_age();
1092                         if (thermal.flt > 1.1)
1093                                 {thermal_lift_stop();}
1094                         }
1095                 else    
1096                         {       
1097                         thermal.correct_altitude();
1098                         }
1099                 }       
1100         }
1101
1102
1103 if (getprop(lw~"lift-loop-flag") ==1) {settimer(thermal_lift_loop, 0);}
1104 }
1105
1106
1107
1108
1109
1110 ###################################
1111 # thermal lift loop stop
1112 ###################################
1113
1114 var thermal_lift_stop = func {
1115
1116 setprop(lw~"lift-loop-flag",0);
1117 setprop(lw~"current/thermal-lift",0.0);
1118 compat_layer.setLift(0.0);
1119
1120 if (debug_output_flag == 1)
1121         {
1122         print("Leaving thermal lift...");
1123         }
1124
1125 }
1126
1127
1128 ###################################
1129 # wave lift loop startup
1130 ###################################
1131
1132 var wave_lift_start = func (ev) {
1133
1134 # copy the properties from effect volume to the wave object
1135
1136
1137 w = waveLift.new (ev.lat, ev.lon, ev.r1, ev.r2, ev.phi, ev.height, ev.max_lift);
1138 w.index = ev.index;
1139 wave = w;
1140
1141 # and start the lift loop, unless another one is already running
1142 # so we block overlapping calls
1143
1144 if (getprop(lw~"wave-loop-flag") == 0) 
1145 {setprop(lw~"wave-loop-flag",1); settimer(wave_lift_loop,0);}
1146
1147 }
1148
1149 ###################################
1150 # wave lift loop
1151 ###################################
1152
1153 var wave_lift_loop = func {
1154
1155 if (local_weather_running_flag == 0) {return;}
1156
1157 var lat = getprop("position/latitude-deg");
1158 var lon = getprop("position/longitude-deg");
1159 var alt = getprop("position/altitude-ft");
1160
1161
1162 var phi = wave.phi * math.pi/180.0;
1163
1164 var xx = (lon - wave.lon) * lon_to_m;
1165 var yy = (lat - wave.lat) * lat_to_m;
1166
1167 var x = xx * math.cos(phi) - yy * math.sin(phi);
1168 var y = yy * math.cos(phi) + xx * math.sin(phi); 
1169
1170 var lift = calcWaveLift(x,y,alt);
1171
1172 # check if we are in a thermal, if so set wave lift and let the thermal lift loop add that
1173
1174 if (getprop(lw~"lift-loop-flag") ==1)
1175         {
1176         setprop(lw~"current/wave-lift",lift);
1177         }
1178 else
1179         {
1180         setprop(lw~"current/thermal-lift",lift);
1181         }
1182
1183 if (getprop(lw~"wave-loop-flag") ==1) {settimer(wave_lift_loop, 0);}
1184 }
1185
1186
1187
1188
1189 ###################################
1190 # wave lift loop stop
1191 ###################################
1192
1193 var wave_lift_stop = func {
1194
1195 setprop(lw~"wave-loop-flag",0);
1196 setprop(lw~"current/thermal-lift",0.0);
1197 }
1198
1199
1200
1201 ####################################
1202 # action taken when in effect volume
1203 ####################################
1204
1205 var effect_volume_start = func (ev) {
1206
1207 var cNode = props.globals.getNode(lw~"current");
1208
1209
1210 if (ev.vis_flag ==1)
1211         {
1212         # first store the current setting in case we need to restore on leaving 
1213         
1214         var vis = ev.vis;
1215         ev.vis_r = cNode.getNode("visibility-m").getValue();
1216
1217         # then set the new value in current and execute change
1218         cNode.getNode("visibility-m").setValue(vis);
1219         #compat_layer.setVisibility(vis);
1220         compat_layer.setVisibilitySmoothly(vis);
1221
1222         # then count the number of active volumes on entry (we need that to determine
1223         # what to do on exit)
1224         ev.n_entry_vis = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-vis");
1225
1226         # and add to the counter
1227         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-vis",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-vis")+1);
1228         }
1229
1230 if (ev.rain_flag == 1)
1231         {
1232         var rain = ev.rain;
1233         ev.rain_r = cNode.getNode("rain-norm").getValue();
1234         cNode.getNode("rain-norm").setValue(rain);
1235         compat_layer.setRain(rain);
1236         ev.n_entry_rain = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-rain");
1237         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-rain",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-rain")+1);
1238         }
1239 if (ev.snow_flag == 1)
1240         {
1241         var snow = ev.snow;
1242         ev.snow_r = cNode.getNode("snow-norm").getValue();
1243         cNode.getNode("snow-norm").setValue(snow);
1244         compat_layer.setSnow(snow);
1245         ev.n_entry_snow = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-snow");
1246         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-snow",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-snow")+1);
1247         }
1248 if (ev.turb_flag == 1)
1249         {
1250         var turbulence = ev.turb;
1251         ev.turb_r = cNode.getNode("turbulence").getValue();
1252         cNode.getNode("turbulence").setValue(turbulence);
1253         compat_layer.setTurbulence(turbulence);
1254         ev.n_entry_turb = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-turb");
1255         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-turb",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-turb")+1);
1256         }
1257 if (ev.sat_flag == 1)
1258         {
1259         var saturation = ev.sat;
1260         ev.sat_r = getprop("/rendering/scene/saturation");
1261         compat_layer.setLightSmoothly(saturation);
1262         ev.n_entry_sat = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-sat");
1263         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-sat",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-sat")+1);
1264         }
1265
1266 if (ev.lift_flag == 1)
1267         {
1268         var lift = ev.lift;
1269         ev.lift_r = cNode.getNode("thermal-lift").getValue();
1270         cNode.getNode("thermal-lift").setValue(lift);
1271         compat_layer.setLift(lift);
1272         ev.n_entry_lift = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift");      
1273         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift")+1);
1274         }
1275 else if (ev.lift_flag == 2)
1276         {
1277         ev.lift_r = cNode.getNode("thermal-lift").getValue();
1278         ev.n_entry_lift = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift");      
1279         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift")+1);
1280         thermal_lift_start(ev);
1281         }
1282 else if (ev.lift_flag == 3)
1283         {
1284         ev.lift_r = cNode.getNode("thermal-lift").getValue();
1285         ev.n_entry_lift = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift");      
1286         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift")+1);
1287         wave_lift_start(ev);
1288         }
1289
1290 }
1291
1292
1293
1294 var effect_volume_stop = func (ev) {
1295
1296 var cNode = props.globals.getNode(lw~"current");
1297
1298
1299 if (ev.vis_flag == 1)
1300         {
1301
1302         var n_active = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-vis");
1303
1304         
1305         var n_entry = ev.n_entry_vis;   
1306
1307         # if no other nodes affecting property are active, restore to outside
1308         # else restore settings as they have been when entering the volume when the number
1309         # of active volumes is the same as on entry (i.e. volumes are nested), otherwise
1310         # leave property at current because new definitions are already active and should not
1311         # be cancelled
1312         
1313         if (n_active ==1){var vis = interpolated_conditions.visibility_m;}
1314         else if ((n_active -1) == n_entry) 
1315                 {var vis = ev.vis_r;}
1316         else {var vis = cNode.getNode("visibility-m").getValue();}
1317         cNode.getNode("visibility-m").setValue(vis);
1318         compat_layer.setVisibilitySmoothly(vis);
1319         
1320         # and subtract from the counter
1321         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-vis",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-vis")-1);
1322         }
1323 if (ev.rain_flag == 1)
1324         {
1325         var n_active = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-rain");
1326         var n_entry = ev.n_entry_rain;
1327
1328         if (n_active ==1){var rain = interpolated_conditions.rain_norm;}
1329         else if ((n_active -1) == n_entry)
1330                  {var rain = ev.rain_r;}
1331         else {var rain = cNode.getNode("rain-norm").getValue();}
1332         cNode.getNode("rain-norm").setValue(rain);
1333         compat_layer.setRain(rain);
1334         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-rain",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-rain")-1);
1335         }
1336
1337 if (ev.snow_flag == 1)
1338         {
1339         var n_active = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-snow");
1340         var n_entry = ev.n_entry_snow;  
1341
1342         if (n_active ==1){var snow = interpolated_conditions.snow_norm;}
1343         else if ((n_active -1) == n_entry)
1344                 {var snow = ev.snow_r;}
1345         else {var snow = cNode.getNode("snow-norm").getValue();}
1346         cNode.getNode("snow-norm").setValue(snow);
1347         compat_layer.setSnow(snow);
1348         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-snow",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-snow")-1);
1349         }
1350
1351 if (ev.turb_flag == 1)
1352         {
1353         var n_active = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-turb");
1354         var n_entry = ev.n_entry_turb;
1355         if (n_active ==1){var turbulence = interpolated_conditions.turbulence;}
1356         else if ((n_active -1) == n_entry) 
1357                  {var turbulence = ev.turb_r;}
1358         else {var turbulence = cNode.getNode("turbulence").getValue();}
1359         cNode.getNode("turbulence").setValue(turbulence);
1360         compat_layer.setTurbulence(turbulence);
1361         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-turb",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-turb")-1);
1362         }
1363
1364 if (ev.sat_flag == 1)
1365         {
1366         var n_active = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-sat");
1367         var n_entry = ev.n_entry_sat;
1368         if (n_active ==1){var saturation = 1.0;}
1369         else if ((n_active -1) == n_entry) 
1370                  {var saturation = ev.sat_r;}
1371         else {var saturation = getprop("/rendering/scene/saturation");}
1372         compat_layer.setLightSmoothly(saturation);
1373         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-sat",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-sat")-1);
1374         }
1375
1376 if (ev.lift_flag == 1)
1377         {
1378         var n_active = getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift");
1379         var n_entry = ev.n_entry_lift;
1380         if (n_active ==1){var lift = interpolated_conditions.thermal_lift;}
1381         else if ((n_active -1) == n_entry)
1382                  {var lift = ev.lift_r;}
1383         else {var lift = cNode.getNode("thermal-lift").getValue();}
1384         cNode.getNode("thermal-lift").setValue(lift);
1385         compat_layer.setLift(lift);
1386         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift")-1);
1387         }
1388 else if (ev.lift_flag == 2)
1389         {
1390         thermal_lift_stop();
1391         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift")-1);
1392         }
1393 else if (ev.lift_flag == 3)
1394         {
1395         wave_lift_stop();
1396         setprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift",getprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift")-1);
1397         }
1398
1399 }
1400
1401
1402
1403 #########################################
1404 # compute thermal lift in detailed model 
1405 #########################################
1406
1407 var ts_factor = func (t, alt, height) {
1408
1409 var t1 = 0.1; # fractional time at which lift is fully developed 
1410 var t2 = 0.9; # fractional time at which lift starts to decay
1411 var t3 = 1.0; # fractional time at which lift is gone
1412
1413 # no time dependence modelled yet
1414 # return 1.0; 
1415
1416
1417
1418 var t_a = t - (alt/height) * t1 - t1;
1419
1420 if (t_a<0) {return 0.0;}
1421 else if (t_a<t1) {return 0.5 + 0.5 * math.cos((1.0-t_a/t1)* math.pi);}
1422 else if (t_a < t2) {return 1.0;}
1423 else {return 0.5 - 0.5 * math.cos((1.0-(t2-t_a)/(t3-t2))*math.pi);}
1424 }
1425
1426 var tl_factor = func (t, alt, height) {
1427
1428 var t1 = 0.1; # fractional time at which lift is fully developed 
1429 var t2 = 0.9; # fractional time at which lift starts to decay
1430 var t3 = 1.0; # fractional time at which lift is gone
1431
1432 # no time dependence modelled yet
1433 # return 1.0; 
1434
1435 var t_a = t - (alt/height) * t1;
1436
1437 if (t_a<0) {return 0.0;}
1438 else if (t_a<t1) {return 0.5 + 0.5 * math.cos((1.0-t_a/t1)* math.pi);}
1439 else if (t_a < t2) {return 1.0;}
1440 else  {return 0.5 - 0.5 * math.cos((1.0-(t2-t_a)/(t3-t2))*math.pi);}      
1441 }
1442
1443
1444 var calcLift_max = func (alt, max_lift, height) {
1445     
1446 alt_agl = getprop("/position/altitude-agl-ft");
1447
1448 # no lift below ground
1449 if (alt_agl < 0.0) {return 0.0;}   
1450     
1451 # lift ramps up to full within 200 m
1452 else if (alt_agl < 200.0*m_to_ft) 
1453         {return max_lift * 0.5 * (1.0 + math.cos((1.0-alt_agl/(200.0*m_to_ft))*math.pi));}
1454
1455 # constant max. lift in main body
1456 else if ((alt_agl > 200.0*m_to_ft) and (alt < height))
1457         {return max_lift;}
1458
1459 # decreasing lift from cloudbase to 10% above base
1460 else if ((alt > height ) and (alt < height*1.1)) 
1461         {return max_lift * 0.5 * (1.0 - math.cos((1.0-10.0*(alt-height)/height)*math.pi));}
1462     
1463 # no lift available above
1464 else {return 0.0;}
1465 }
1466
1467
1468
1469 var calcLift = func (d, alt, R, height, cn, sh, max_lift, f_lift_radius, t) {
1470
1471 # radius of slice at given altitude
1472 var r_total = (cn + alt/height*(1.0-cn)) * (R - R * (1.0- sh ) * (1.0 - ((2.0*alt/height)-1.0)*((2.0*alt/height)-1.0)));
1473
1474
1475 # print("r_total: ", r_total, "d: ",d);
1476 # print("alt: ", alt, "height: ",height);
1477
1478 # no lift if we're outside the radius or above the thermal
1479 if ((d > r_total) or (alt > 1.1*height)) { return 0.0; } 
1480
1481 # fraction of radius providing lift
1482 var r_lift = f_lift_radius * r_total;
1483
1484 # print("r_lift: ", r_lift);
1485
1486 # if we are in the sink portion, get the max. sink for this time and altitude and adjust for actual position
1487 if ((d < r_total ) and (d > r_lift)) 
1488         {
1489         var s_max = 0.5 * calcLift_max(alt, max_lift, height) * ts_factor(t, alt, height);
1490         # print("s_max: ", s_max);
1491         return s_max * math.sin(math.pi * (1.0 + (d-r_lift) * (1.0/(r_total - r_lift))));
1492         }
1493 # else we are in the lift portion, get the max. lift for this time and altitude and adjust for actual position
1494 else
1495         {  
1496         var l_max = calcLift_max(alt, max_lift, height) * tl_factor(t, alt, height);
1497         # print("l_max: ", l_max);
1498         return l_max * math.cos(math.pi * (d/(2.0 * r_lift)));
1499         }
1500 }
1501
1502 #########################################
1503 # compute wave lift in detailed model 
1504 #########################################
1505
1506 var calcWaveLift = func (x,y, alt) {
1507
1508 var lift = wave.max_lift * math.cos((y/wave.y) * 1.5 * math.pi);
1509
1510 if (abs(x)/wave.x > 0.9)
1511         {
1512         lift = lift * (abs(x) - 0.9 * wave.x)/(0.1 * wave.x); 
1513         }
1514
1515
1516
1517 lift = lift * 2.71828 * math.exp(-alt/wave.height) * alt/wave.height;
1518
1519 var alt_agl = getprop("/position/altitude-agl-ft");
1520
1521 if (alt_agl < 1000.0)
1522         {
1523         lift = lift * (alt_agl/1000.0) * (alt_agl/1000.0);
1524         }
1525
1526 return lift;
1527 }
1528         
1529
1530
1531
1532
1533
1534 ###########################################################
1535 # place a single cloud into a vector to be processed
1536 # separately
1537 ###########################################################
1538
1539 var create_cloud_vec = func(path, lat, lon, alt, heading) {
1540
1541 if (path == "new") # we have to switch to new cloud generating routines
1542         {
1543         local_weather.cloudAssembly.lat = lat;
1544         local_weather.cloudAssembly.lon = lon;
1545         local_weather.cloudAssembly.alt = alt;  
1546         local_weather.cloudAssembly.top_shade = top_shade;
1547
1548         #print(lat," ",long, " ", alt);
1549
1550         if (dynamics_flag == 1)
1551                 {
1552                 local_weather.cloudAssembly.mean_alt = cloud_mean_altitude;
1553                 local_weather.cloudAssembly.flt = cloud_fractional_lifetime;
1554                 local_weather.cloudAssembly.evolution_timestamp = cloud_evolution_timestamp;
1555                 local_weather.cloudAssembly.rel_alt = cloudAssembly.alt - cloud_mean_altitude;
1556                 }
1557
1558         append(cloudAssemblyArray,cloudAssembly);
1559
1560         # at this point we insert tracers for the depth buffer
1561         
1562         #if (local_weather.cloudAssembly.tracer_flag == 1)
1563         #       {       
1564         #       tracerAssembly = local_weather.cloud.new("Tracer", "default");
1565         #       tracerAssembly.texture_sheet = "/Models/Weather/nimbus_sheet1.rgb";
1566         #       tracerAssembly.n_sprites = 1;
1567         #       tracerAssembly.bottom_shade = 0.0;
1568         #       tracerAssembly.top_shade = 0.0;
1569         #       tracerAssembly.num_tex_x = 1;
1570         #       tracerAssembly.num_tex_y = 1;
1571         #       tracerAssembly.lat = lat;
1572         #       tracerAssembly.lon = lon;
1573         #       tracerAssembly.alt = alt + local_weather.cloudAssembly.min_height *0.35 * m_to_ft ;
1574         #       tracerAssembly.min_width = local_weather.cloudAssembly.min_width * 0.35;
1575         #       tracerAssembly.max_width = local_weather.cloudAssembly.max_width * 0.35;
1576         #       tracerAssembly.min_height = local_weather.cloudAssembly.min_height * 0.35;
1577         #       tracerAssembly.max_height = local_weather.cloudAssembly.max_height * 0.35;
1578         #       tracerAssembly.min_cloud_width = local_weather.cloudAssembly.min_cloud_width * 0.35;
1579         #       tracerAssembly.min_cloud_height = local_weather.cloudAssembly.min_cloud_height * 0.35;
1580         #       tracerAssembly.z_scale = local_weather.cloudAssembly.z_scale;
1581         #       append(cloudAssemblyArray,tracerAssembly);
1582         #       }
1583
1584         return;
1585         }
1586
1587 append(clouds_path,path);
1588 append(clouds_lat,lat);
1589 append(clouds_lon,lon);
1590 append(clouds_alt,alt);
1591 append(clouds_orientation,heading);
1592
1593 # globals (needed for Cumulus clouds) should be set if needed by the main cloud generating call
1594
1595 if (dynamics_flag ==1)
1596         {
1597         append(clouds_mean_alt, cloud_mean_altitude);
1598         append(clouds_flt, cloud_fractional_lifetime);
1599         append(clouds_evolution_timestamp,cloud_evolution_timestamp);
1600         }
1601
1602 }
1603 ###########################################################
1604 # clear all clouds and effects
1605 ###########################################################
1606
1607 var clear_all = func {
1608
1609 # clear the clouds and models
1610
1611 var cloudNode = props.globals.getNode(lw~"clouds", 1);
1612 cloudNode.removeChildren("tile");
1613
1614 var modelNode = props.globals.getNode("models", 1).getChildren("model");
1615
1616 foreach (var m; modelNode)
1617         {
1618         var l = m.getNode("tile-index",1).getValue();
1619         if (l != nil)
1620                 {
1621                 m.remove();
1622                 }
1623         }
1624
1625
1626 # remove the hard-coded clouds
1627
1628 foreach (c; weather_tile_management.cloudArray)
1629         {
1630         c.remove();
1631         }
1632 setsize(weather_tile_management.cloudArray,0);
1633
1634 # reset pressure continuity
1635
1636 weather_tiles.last_pressure = 0.0;
1637
1638 # stop all loops
1639
1640 setprop(lw~"effect-loop-flag",0);
1641 setprop(lw~"interpolation-loop-flag",0);
1642 setprop(lw~"tile-loop-flag",0);
1643 setprop(lw~"lift-loop-flag",0);
1644 setprop(lw~"wave-loop-flag",0);
1645 setprop(lw~"dynamics-loop-flag",0);
1646 setprop(lw~"timing-loop-flag",0);
1647 setprop(lw~"buffer-loop-flag",0);
1648 setprop(lw~"housekeeping-loop-flag",0);
1649 setprop(lw~"convective-loop-flag",0);
1650
1651 weather_dynamics.convective_loop_kill_flag = 1; # long-running loop needs a different scheme to end
1652
1653 # also remove rain, snow, haze and light effects
1654
1655 compat_layer.setRain(0.0);
1656 compat_layer.setSnow(0.0);
1657 compat_layer.setLight(1.0);
1658
1659
1660 # set placement indices to zero
1661
1662 setprop(lw~"clouds/placement-index",0);
1663 setprop(lw~"clouds/model-placement-index",0);
1664 setprop(lw~"effect-volumes/effect-placement-index",0);
1665 setprop(lw~"effect-volumes/number",0);
1666 setprop(lw~"effect-volumes/number-active-rain",0);
1667 setprop(lw~"effect-volumes/number-active-snow",0);
1668 setprop(lw~"effect-volumes/number-active-vis",0);
1669 setprop(lw~"effect-volumes/number-active-turb",0);
1670 setprop(lw~"effect-volumes/number-active-lift",0);
1671 setprop(lw~"effect-volumes/number-active-sat",0);
1672 setprop(lw~"tiles/tile-counter",0);
1673
1674
1675 # remove any quadtrees and arrays
1676
1677 settimer ( func { setsize(weather_dynamics.cloudQuadtrees,0);},0.1); # to avoid error generation in this frame
1678 setsize(effectVolumeArray,0);
1679 n_effectVolumeArray = 0;
1680
1681
1682 # clear any wxradar echos
1683
1684 if (wxradar_support_flag ==1)
1685         {props.globals.getNode("/instrumentation/wxradar", 1).removeChildren("storm");}
1686
1687 # if we have used METAR, we may no longer want to do so
1688
1689 metar_flag = 0;
1690
1691
1692 settimer ( func {
1693         setsize(weather_tile_management.modelArrays,0);
1694         setsize(weather_dynamics.tile_wind_direction,0);
1695         setsize(weather_dynamics.tile_wind_speed,0);
1696         setsize(weather_tile_management.cloudBufferArray,0);
1697         setsize(weather_tile_management.cloudSceneryArray,0);
1698         setsize(alt_20_array,0);
1699         setsize(alt_50_array,0);
1700         setsize(alt_min_array,0);
1701         setsize(alt_mean_array,0);
1702         setsize(weather_dynamics.tile_convective_altitude,0);
1703         setsize(weather_dynamics.tile_convective_strength,0);
1704         setsize(weatherStationArray,0);
1705         setsize(windIpointArray,0);
1706         setsize(atmosphereIpointArray,0);
1707         setprop(lw~"clouds/buffer-count",0);
1708         setprop(lw~"clouds/cloud-scenery-count",0);
1709         weather_tile_management.n_cloudSceneryArray = 0;
1710         compat_layer.setScattering(0.8);
1711         compat_layer.setOvercast(0.0);
1712         setprop(lwi~"ipoint-number",0);
1713         setprop(lwi~"atmosphere-ipoint-number", 0);
1714         },0.1);
1715
1716 setprop(lw~"tmp/presampling-status", "idle");
1717
1718 # reset the random store
1719
1720 weather_tiles.rnd_store = rand();
1721
1722 # default 3d clouds layer wrapping back on, just in case
1723
1724 setprop("/sim/rendering/clouds3d-wrap",1);
1725
1726 # indicate that we are no longer running
1727
1728
1729 local_weather_running_flag = 0;
1730
1731 }
1732
1733
1734
1735 ###########################################################
1736 # detailed Cumulus clouds created from multiple cloudlets
1737 ###########################################################
1738
1739 var create_detailed_cumulus_cloud = func (lat, lon, alt, size) {
1740
1741
1742 # various distribution biases
1743
1744 var edge_bias = convective_texture_mix;
1745 size = size + convective_size_bias;
1746 height_bias = 1.0;
1747 if (edge_bias > 0.0) {height_bias = height_bias +  15.0 *edge_bias + 20.0 * rand() * edge_bias;}
1748
1749
1750 #height_bias = 6.0;
1751
1752         
1753         if (size > 2.0)
1754                 {
1755                 if (rand() > (size - 2.0))
1756                         {create_cumulonimbus_cloud(lat, lon, alt, size); }
1757                 else
1758                         {create_cumulonimbus_cloud_rain(lat, lon, alt, size, 0.1 + 0.2* rand());}
1759                 return;
1760                 }
1761
1762         else if (size>1.5)
1763                 {
1764                 var type = "Congestus";
1765
1766                 var height = 400;
1767                 var n = 3;
1768                 var x = 700.0;
1769                 var y = 200.0;
1770                 var edge = 0.2;
1771                 
1772                 var alpha = rand() * 180.0;
1773                 edge = edge + edge_bias;                
1774
1775                 create_streak(type,lat,lon, alt+ 0.3* (height )-offset_map["Congestus"], height,n,0.0,edge,x,1,0.0,0.0,y,alpha,1.0);
1776
1777                 var type = "Cu (volume)";
1778                 var height = 400;
1779                 var n = 10 + int(height_bias);
1780                 var x = 1400.0;
1781                 var y = 400.0;
1782                 var edge = 0.2;
1783                 
1784                 edge = edge + edge_bias;                
1785
1786                 create_streak(type,lat,lon, alt+ 0.5* (height * height_bias )-offset_map["Cumulus"], height * height_bias ,n,0.0,edge,x,1,0.0,0.0,y,alpha,1.0);
1787
1788                 var btype = "Congestus bottom";
1789                 var n_b = 6;
1790                 height_bias = 1.0;
1791
1792                 create_streak(btype,lat,lon, alt -offset_map["Congestus"] -900.0, 100.0,n_b,0.0,edge,0.3*x,1,0.0,0.0,0.3*y,alpha,1.0);
1793
1794                 }
1795         else if (size>1.1)
1796                 {
1797                 var type = "Cumulus (cloudlet)";
1798                 var btype = "Cumulus bottom";
1799                 var height = 200;
1800                 var n = 6 + int(height_bias);
1801                 var n_b = 2;
1802                 var x = 900.0;
1803                 var y = 200.0;
1804                 var edge = 0.2;
1805
1806                 var alpha = rand() * 180.0;
1807                 edge = edge + edge_bias;
1808                 create_streak(type,lat,lon, alt+ 0.5* (height* height_bias )-offset_map["Cumulus"], height * height_bias,n,0.0,edge,x,1,0.0,0.0,y,alpha,1.0);
1809
1810                 height_bias = 1.0;
1811                 create_streak(btype,lat,lon, alt -offset_map["Cumulus"] - 200.0, 100.0,n_b,0.0,edge,0.3*x,1,0.0,0.0,0.3*y,alpha,1.0);
1812
1813                 }
1814         else if (size>0.8)
1815                 {
1816                 var type = "Cumulus (cloudlet)";
1817                 var height = 150;
1818                 var n = 4 + int(height_bias);
1819                 var x = 300.0;
1820                 var y = 300.0;
1821                 var edge = 0.3;
1822
1823                 var alpha = rand() * 180.0;
1824                 edge = edge + edge_bias;
1825                 create_streak(type,lat,lon, alt+ 0.5* (height * height_bias )-offset_map["Cumulus"], height * height_bias,n,0.0,edge,x,1,0.0,0.0,y,alpha,1.0);
1826
1827                 n = 2;
1828                 x = 700.0;
1829                 y = 200.0;
1830                 edge = 1.0;
1831                 create_streak(type,lat,lon, alt+ 0.5* (height*height_bias )-offset_map["Cumulus"], height * height_bias,n,0.0,edge,x,1,0.0,0.0,y,alpha,1.0);
1832                 }
1833
1834         else if (size>0.4)
1835                 {
1836                 var type = "Cumulus (cloudlet)";
1837                 var height = 100;
1838                 var n = 2 + int(height_bias * 0.5);
1839                 var x = 600.0;
1840                 var y = 100.0;
1841                 var edge = 1.0;
1842
1843                 var alpha = rand() * 180.0;
1844                 edge = edge + edge_bias;
1845                 create_streak(type,lat,lon, alt+ 0.5* (height * height_bias)-offset_map["Cumulus"], height * height_bias,n,0.0,edge,x,1,0.0,0.0,y,alpha,1.0);
1846                 }
1847         else 
1848                 {
1849                 var type = "Cumulus (whisp)";
1850                 var height = 100;
1851                 var n = 1;
1852                 var x = 100.0;
1853                 var y = 100.0;
1854                 var edge = 1.0;
1855
1856                 var alpha = rand() * 180.0;
1857                 edge = edge + edge_bias;
1858                 create_streak(type,lat,lon, alt+ 0.3* (height )-offset_map["Cumulus"], height,n,0.0,edge,x,1,0.0,0.0,y,alpha,1.0);
1859                 }
1860
1861
1862 ###########################################################
1863 # detailed small Cumulonimbus clouds created from multiple cloudlets
1864 ###########################################################
1865
1866 var create_cumulonimbus_cloud = func(lat, lon, alt, size) {
1867
1868
1869 create_cloudbox("Cb_box", lat, lon, alt, 2500.0,2000.0, 1000.0,14, 0.2, 0.1, 3.4, 8, 0.8, 0.1, 8);
1870
1871 }
1872
1873 ###########################################################
1874 # detailed small Cumulonimbus and rain created from multiple cloudlets
1875 ###########################################################
1876
1877 var create_cumulonimbus_cloud_rain = func(lat, lon, alt, size, rain) {
1878
1879
1880 create_cloudbox("Cb_box", lat, lon, alt, 2500.0,2000.0, 1000.0,14, 0.2, 0.1, 3.4, 8, 0.8, 0.1, 8);
1881
1882
1883
1884 # place a rain texture
1885
1886 var path = "Models/Weather/rain2.xml";
1887 if (thread_flag == 1)
1888                                 {create_cloud_vec(path, lat, lon, alt, 0.0);}
1889                         else 
1890                                 {compat_layer.create_cloud(path, lat, lon, alt, 0.0);}
1891
1892                 
1893
1894 # and some rain underneath
1895
1896 create_effect_volume(1, lat, lon, 2000.0, 2000.0, 0.0, 0.0, alt+1000.0, 8000.0 + 8000.0 * rand(), rain, -1, -1, -1 ,1,-1 );
1897
1898
1899 }
1900
1901
1902 ###########################################################
1903 # wrappers for convective cloud system to distribute
1904 # call across several frames if needed
1905 ###########################################################
1906
1907 var create_cumosys = func (blat, blon, balt, nc, size) {
1908
1909
1910 # realistic Cumulus has somewhat larger models, so compensate to get the same coverage
1911 if (detailed_clouds_flag == 1) 
1912         {nc = int(0.7 * nc);}
1913
1914 nc = int(nc / cumulus_efficiency_factor);
1915
1916 if (thread_flag ==  1)
1917         {setprop(lw~"tmp/convective-status", "computing");
1918         cumulus_loop(blat, blon, balt, nc, size);}
1919
1920 else
1921         {create_cumulus(blat, blon, balt, nc, size);
1922         if (debug_output_flag == 1) 
1923                 {print("Convective system done!");}
1924         }
1925 }
1926
1927
1928
1929 var cumulus_loop = func (blat, blon, balt, nc, size) {
1930
1931 if (local_weather_running_flag == 0) {return;}
1932
1933 if (local_weather.features.fast_geodinfo == 0)
1934         {var n = int(25/cumulus_efficiency_factor);}
1935 else
1936         {var n = int(200/cumulus_efficiency_factor);}
1937
1938 if (nc < 0) 
1939         {
1940         if (debug_output_flag == 1) 
1941                 {print("Convective system done!");}
1942         setprop(lw~"tmp/convective-status", "idle");
1943         assemble_effect_array();
1944         convective_size_bias = 0.0;
1945         height_bias = 1.0;
1946         return;
1947         }
1948
1949 create_cumulus(blat, blon, balt, n, size);
1950
1951 settimer( func {cumulus_loop(blat, blon, balt, nc-n, size) },0);
1952 }
1953
1954 ###########################################################
1955 # place a convective cloud system
1956 ###########################################################
1957
1958 var create_cumulus = func (blat, blon, balt, nc, size) {
1959
1960
1961
1962 var path = "Models/Weather/blank.ac";
1963 var i = 0;
1964 var p = 0.0;
1965 var rn = 0.0;
1966 var place_lift_flag = 0;
1967 var strength = 0.0;
1968 var detail_flag = detailed_clouds_flag;
1969
1970 var alpha = getprop(lw~"tmp/tile-orientation-deg") * math.pi/180.0; # the tile orientation
1971
1972 var tile_index = getprop(lw~"tiles/tile-counter");
1973 var alt_base = alt_20_array[tile_index -1];
1974
1975 #if (detailed_terrain_interaction_flag == 1)
1976 #       {
1977         #var tile_index = getprop(lw~"tiles/tile-counter");
1978         #var alt_min = alt_min_array[tile_index-1];
1979         #var alt_mean = alt_mean_array[tile_index -1];
1980         #var alt_median = alt_50_array[tile_index -1];
1981         #var alt_base = alt_20_array[tile_index -1];
1982         #var alt_min = getprop(lw~"tmp/tile-alt-min-ft");
1983         #var alt_mean = getprop(lw~"tmp/tile-alt-mean-ft");
1984         #var alt_median = getprop(lw~"tmp/tile-alt-median-ft");
1985         #var alt_base = getprop(lw~"tmp/tile-alt-offset-ft");
1986 #       }
1987
1988 var sec_to_rad = 2.0 * math.pi/86400; # conversion factor for sinusoidal dependence on daytime
1989
1990 calc_geo(blat);
1991
1992 # get the local time of the day in seconds
1993
1994 var t = getprop("sim/time/utc/day-seconds");
1995 t = t + getprop("sim/time/local-offset");
1996
1997 # print("t is now:", t);
1998
1999 # and make a simple sinusoidal model of thermal strength
2000
2001 # daily variation in number of thermals, peaks at noon
2002 var t_factor1 = 0.5 * (1.0-math.cos((t * sec_to_rad))); 
2003
2004 # daily variation in strength of thermals, peaks around 15:30
2005 var t_factor2 = 0.5 * (1.0-math.cos((t * sec_to_rad)-0.9)); 
2006
2007
2008 # number of possible thermals equals overall strength times daily variation times geographic variation
2009 # this is a proxy for solar thermal energy
2010
2011 nc = t_factor1 * nc * math.cos(blat/180.0*math.pi); 
2012
2013 # var thermal_conditions = getprop(lw~"config/thermal-properties");
2014
2015
2016 while (i < nc) {
2017
2018         p = 0.0;
2019         place_lift_flag = 0;
2020         strength = 0.0;
2021
2022         # pick a trial position inside the tile and rotate by tile orientation angle
2023         var x = (2.0 * rand() - 1.0) * size;
2024         var y = (2.0 * rand() - 1.0) * size; 
2025
2026         var lat = blat + (y * math.cos(alpha) - x * math.sin(alpha)) * m_to_lat;
2027         var lon = blon + (x * math.cos(alpha) + y * math.sin(alpha)) * m_to_lon;
2028
2029         # now check ground cover type on chosen spot
2030         var info = geodinfo(lat, lon);
2031
2032         if (info != nil) {
2033         var elevation = info[0] * m_to_ft;
2034         if (info[1] != nil){
2035          var landcover = info[1].names[0];
2036          if (contains(landcover_map,landcover)) {p = p + landcover_map[landcover];}
2037          else {print(p, " ", info[1].names[0]);}
2038         }}
2039         else {
2040                 # to avoid gaps, we create default clouds
2041
2042                 p = p + 0.1;            
2043                 var elevation = alt_base;
2044                 # continue;
2045                 }
2046
2047
2048         # apply some optional corrections, biases clouds towards higher elevations
2049
2050         var terrain_altitude_factor = 1.0;
2051         var terrain_strength_factor = 1.0;
2052
2053         if (detailed_terrain_interaction_flag == 1)
2054                 {
2055                 
2056                 terrain_altitude_factor = get_terrain_altitude_factor(tile_index, balt, elevation);
2057                 terrain_strength_factor = get_terrain_strength_factor(terrain_altitude_factor);
2058
2059                 }
2060
2061
2062         # then decide if the thermal energy at the spot generates an updraft and a cloud
2063
2064         if (rand() < (p * cumulus_efficiency_factor * terrain_altitude_factor)) # we decide to place a cloud at this spot
2065                 {
2066         
2067
2068                 # check if we have a terrain elevation analysis available and can use a 
2069                 # detailed placement altitude correction
2070
2071                 if (presampling_flag == 1) 
2072                         {
2073                         
2074                         if (detailed_terrain_interaction_flag == 1)
2075                                 {
2076                                 var grad = get_terrain_gradient(lat, lon, elevation, alpha, 1000.0);
2077                                 }
2078                         else 
2079                                 {var grad = 0.0;}
2080
2081
2082                         var place_alt = get_convective_altitude(balt, elevation, getprop(lw~"tiles/tile-counter"), grad);
2083                         }
2084                 else {var place_alt = balt;}
2085                 
2086                 # no cloud placement into the ground
2087                 if (place_alt < elevation) {continue;}
2088
2089                 # if we're in a lee, we may not want to place the cloud
2090
2091                 if (detailed_terrain_interaction_flag == 1)
2092                                 {
2093                                 var p_lee_suppression = get_lee_bias(grad, tile_index);
2094                                 if (rand() > p_lee_suppression) {continue;} 
2095                                 }
2096
2097         
2098                 # now decide on the strength of the thermal at the spot and on cloud size
2099
2100                 var rn = rand();
2101                 strength = (1.5 * rn + (2.0 * p * terrain_strength_factor)) * t_factor2;  
2102                 
2103                 # the terrain effect cannot create Cb development, so we have to curb
2104                 # the strength if it would not have been Cb otherwise
2105
2106                 if (strength > 2.0)
2107                         {
2108                         if (((1.5 * rn + (2.0 * p)) * t_factor2) < 2.0)
2109                                 {strength = 1.7 + rand() * 0.2;}
2110                         }
2111
2112
2113                 if (strength > 1.0) {place_lift_flag = 1;}
2114
2115                 cloud_mean_altitude = place_alt;
2116                 cloud_fractional_lifetime = rand();
2117                 cloud_evolution_timestamp = weather_dynamics.time_lw;
2118
2119
2120
2121                 if (generate_thermal_lift_flag != 3) # no clouds if we produce blue thermals
2122                         {               
2123                         create_detailed_cumulus_cloud(lat, lon, place_alt, strength);
2124                         }       
2125
2126                 # now see if we need to create a thermal - first check the flag
2127                 if (generate_thermal_lift_flag == 1) # thermal by constant
2128                         {
2129                         # now check if convection is strong
2130                         if (place_lift_flag == 1)
2131                                 {
2132                                 var lift = 3.0 + 10.0 * (strength -1.0);
2133                                 var radius = 500 + 500 * rand();
2134                                 #print("Lift: ", lift * ft_to_m - 1.0);
2135                                 create_effect_volume(1, lat, lon, radius, radius, 0.0, 0.0, place_alt+500.0, -1, -1, -1, -1, lift, 1,-1);
2136                                 } # end if place_lift_flag              
2137                         } # end if generate-thermal-lift-flag   
2138                 else if ((generate_thermal_lift_flag == 2) or (generate_thermal_lift_flag == 3)) # thermal by function
2139                         {
2140
2141                         if (place_lift_flag == 1)
2142                                 {
2143                                 var lift = (3.0 + 10.0 * (strength -1.0))/thermal_conditions;
2144                                 var radius = (500 + 500 * rand())*thermal_conditions;
2145
2146                                 create_effect_volume(1, lat, lon, 1.1*radius, 1.1*radius, 0.0, 0.0, place_alt*1.15, -1, -1, -1, lift*0.03, lift, -2,-1);
2147                                 } # end if place_lift_flag
2148
2149                         } # end if generate-thermal-lift-flag
2150
2151
2152                 } # end if rand < p
2153         i = i + 1;
2154         } # end while
2155
2156 }
2157
2158
2159
2160
2161
2162 #################################################################
2163 # respawn convective clouds to compensate for decay
2164 # the difference being that new clouds get zero fractional 
2165 # lifetime and are placed based on terrain with a different weight
2166 ##################################################################
2167
2168 var recreate_cumulus = func (blat, blon, balt, alpha, nc, size, tile_index) {
2169
2170 var path = "Models/Weather/blank.ac";
2171 var i = 0;
2172 var p = 0.0;
2173 var rn = 0.0;
2174 var place_lift_flag = 0;
2175 var strength = 0.0;
2176 var detail_flag = detailed_clouds_flag;
2177
2178 alpha = alpha * math.pi/180.0; # the tile orientation
2179
2180 var sec_to_rad = 2.0 * math.pi/86400; # conversion factor for sinusoidal dependence on daytime
2181
2182 # current aircraft position
2183
2184 var alat = getprop("position/latitude-deg");
2185 var alon = getprop("position/longitude-deg");
2186
2187 # get the local time of the day in seconds
2188
2189 var t = getprop("sim/time/utc/day-seconds");
2190 t = t + getprop("sim/time/local-offset");
2191
2192
2193 # and make a simple sinusoidal model of thermal strength
2194
2195 # daily variation in number of thermals, peaks at noon
2196 var t_factor1 = 0.5 * (1.0-math.cos((t * sec_to_rad))); 
2197
2198 # daily variation in strength of thermals, peaks around 15:30
2199 var t_factor2 = 0.5 * (1.0-math.cos((t * sec_to_rad)-0.9)); 
2200
2201
2202 # number of possible thermals equals overall strength times daily variation times geographic variation
2203 # this is a proxy for solar thermal energy
2204
2205 nc = t_factor1 * nc * math.cos(blat/180.0*math.pi); 
2206
2207 # var thermal_conditions = getprop(lw~"config/thermal-properties");
2208
2209 var alt_base = alt_20_array[tile_index -1];
2210
2211 while (i < nc) {
2212
2213         p = 0.0;
2214         place_lift_flag = 0;
2215         strength = 0.0;
2216
2217         # pick a trial position inside the tile and rotate by tile orientation angle
2218         var x = (2.0 * rand() - 1.0) * size;
2219         var y = (2.0 * rand() - 1.0) * size; 
2220
2221         var lat = blat + (y * math.cos(alpha) - x * math.sin(alpha)) * m_to_lat;
2222         var lon = blon + (x * math.cos(alpha) + y * math.sin(alpha)) * m_to_lon;
2223
2224         # check if the cloud would be spawned in visual range, if not don't bother
2225         var d_sq = calc_d_sq(alat, alon, lat, lon);
2226
2227         if (math.sqrt(d_sq) > weather_tile_management.cloud_view_distance)
2228                 {i = i+1; continue;}
2229
2230         # now check ground cover type on chosen spot
2231         var info = geodinfo(lat, lon);
2232
2233         if (info != nil) {
2234         var elevation = info[0] * m_to_ft;
2235         if (info[1] != nil){
2236          var landcover = info[1].names[0];
2237          if (contains(landcover_map,landcover)) {p = p + landcover_map[landcover];}
2238          else {print(p, " ", info[1].names[0]);}
2239         }}
2240         else {
2241                 # to avoid gaps, we create default clouds
2242
2243                 p = p + 0.1;            
2244                 var elevation = alt_base;
2245                 # continue;
2246                 }
2247
2248
2249         # apply some optional corrections, biases clouds towards higher elevations
2250
2251         var terrain_altitude_factor = 1.0;
2252         var terrain_strength_factor = 1.0;
2253
2254         if (detailed_terrain_interaction_flag == 1)
2255                 {
2256                 terrain_altitude_factor = get_terrain_altitude_factor(tile_index, balt, elevation);
2257                 terrain_strength_factor = get_terrain_strength_factor(terrain_altitude_factor);
2258                 }
2259
2260
2261
2262
2263         # check if to place a cloud with weight sqrt(p), the lifetime gets another sqrt(p) factor
2264         
2265         if (rand() > math.sqrt(p * cumulus_efficiency_factor * terrain_altitude_factor))
2266                 {i=i+1; continue;}
2267
2268
2269         # then calculate the strength of the updraft
2270                 
2271         strength = (1.5 * rand() + (2.0 * p * terrain_strength_factor)) * t_factor2; # the strength of thermal activity at the spot
2272         if (strength > 1.0)  
2273                 {
2274                 path = select_cloud_model("Cumulus","large"); place_lift_flag = 1;
2275                 }
2276         else {path = select_cloud_model("Cumulus","small");}
2277
2278         if (presampling_flag == 1) 
2279                 {
2280                 var place_alt = get_convective_altitude(balt, elevation, tile_index,0.0);
2281                 }
2282         else {var place_alt = balt;}
2283
2284
2285         # no cloud placement into the ground
2286         if (place_alt < elevation) {continue;}
2287
2288         # if we're in a lee, we may not want to place the cloud
2289
2290         if (detailed_terrain_interaction_flag == 1)
2291                         {
2292                         var p_lee_suppression = get_lee_bias(grad, tile_index);
2293                                 if (rand() > math.sqrt(p_lee_suppression)) {continue;} 
2294                         }
2295                 
2296         cloud_mean_altitude = place_alt;
2297         cloud_fractional_lifetime = 0.0;
2298         cloud_evolution_timestamp = weather_dynamics.time_lw;
2299
2300         compat_layer.cloud_mean_altitude = place_alt;
2301         compat_layer.cloud_flt = cloud_fractional_lifetime;
2302         compat_layer.cloud_evolution_timestamp = cloud_evolution_timestamp;
2303
2304         if (generate_thermal_lift_flag != 3) # no clouds if we produce blue thermals
2305                 {               
2306                 if (thread_flag == 1)
2307                         {
2308                         thread_flag = 0; # create clouds immediately
2309                         if (detail_flag == 0){compat_layer.create_cloud(path,lat,lon, place_alt, 0.0);}
2310                         else {create_detailed_cumulus_cloud(lat, lon, place_alt, strength);}
2311                         thread_flag = 1; # and restore threading
2312                         }
2313                 else
2314                         {
2315                         if (detail_flag == 0){compat_layer.create_cloud(path, lat, lon, place_alt, 0.0);}
2316                         else {create_detailed_cumulus_cloud(lat, lon, place_alt, strength);}
2317                         }
2318                 }       
2319
2320         if (generate_thermal_lift_flag == 1) # thermal by constant
2321                 {
2322                 if (place_lift_flag == 1)
2323                         {
2324                         var lift = 3.0 + 10.0 * (strength -1.0);
2325                         var radius = 500 + 500 * rand();
2326                         create_effect_volume(1, lat, lon, radius, radius, 0.0, 0.0, place_alt+500.0, -1, -1, -1, -1, lift, 1,-1);
2327                         } # end if place_lift_flag              
2328                 } # end if generate-thermal-lift-flag   
2329         else if ((generate_thermal_lift_flag == 2) or (generate_thermal_lift_flag == 3)) # thermal by function
2330                 {
2331                         if (place_lift_flag == 1)
2332                         {
2333                         var lift = (3.0 + 10.0 * (strength -1.0))/thermal_conditions;
2334                         var radius = (500 + 500 * rand())*thermal_conditions;
2335
2336                         create_effect_volume(1, lat, lon, 1.1*radius, 1.1*radius, 0.0, 0.0, place_alt*1.15, -1, -1, -1, lift*0.03, lift, -2,-1);
2337                         } # end if place_lift_flag
2338
2339                 } # end if generate-thermal-lift-flag
2340
2341
2342         i = i + 1;
2343         } # end while
2344
2345 }
2346
2347
2348
2349
2350
2351
2352
2353 ###########################################################
2354 # place a barrier cloud system 
2355 ###########################################################
2356
2357 var create_rise_clouds = func (blat, blon, balt, nc, size, winddir, dist) {
2358
2359 var path = "Models/Weather/blank.ac";
2360 var i = 0;
2361 var p = 0.0;
2362 var rn = 0.0;
2363 var nsample = 10;
2364 var counter = 0;
2365 var dir = (winddir + 180.0) * math.pi/180.0;
2366 var step = dist/nsample;
2367
2368 calc_geo(blat);
2369
2370 while (i < nc) {
2371
2372         counter = counter + 1;
2373         p = 0.0; 
2374
2375         var x = (2.0 * rand() - 1.0) * size;
2376         var y = (2.0 * rand() - 1.0) * size; 
2377
2378         var lat = blat + y * m_to_lat;
2379         var lon = blon + x * m_to_lon;
2380
2381         var elevation = compat_layer.get_elevation(lat, lon);
2382         
2383         #print("elevation: ", elevation, "balt: ", balt);
2384
2385         if ((elevation < balt) and (elevation != -1.0))
2386         {
2387         for (var j = 0; j<nsample; j=j+1)
2388                 {
2389                 d = j * step;
2390                 x = d * math.sin(dir);
2391                 y = d * math.cos(dir);
2392                 var tlat = lat + y * m_to_lat;
2393                 var tlon = lon + x * m_to_lon;
2394                 
2395                 #print("x: ", x, "y: ", y);
2396
2397                 var elevation1 = compat_layer.get_elevation(tlat,tlon); 
2398                 #print("elevation1: ", elevation1, "balt: ", balt);
2399         
2400                 if (elevation1 > balt)
2401                         {
2402                         p = 1.0 - j * (1.0/nsample);
2403                         #p = 1.0;
2404                         break;
2405                         }
2406                 
2407                 }
2408         }
2409         if (counter > 500) {print("Cannot place clouds - exiting..."); i = nc;}
2410         if (rand() < p)
2411                 {
2412                 path = select_cloud_model("Stratus (structured)","large");
2413                 compat_layer.create_cloud(path, lat, lon, balt, 0.0);
2414                 counter = 0;
2415                 i = i+1;
2416                 }
2417         
2418         } # end while
2419
2420 }
2421
2422
2423 ###########################################################
2424 # place a cloud streak 
2425 ###########################################################
2426
2427 var create_streak = func (type, blat, blong, balt, alt_var, nx, xoffset, edgex, x_var, ny, yoffset, edgey, y_var, direction, tri) {
2428
2429 var flag = 0;
2430 var path = "Models/Weather/blank.ac";
2431 calc_geo(blat);
2432 var dir = direction * math.pi/180.0;
2433
2434 var ymin = -0.5 * ny * yoffset;
2435 var xmin = -0.5 * nx * xoffset;
2436 var xinc = xoffset * (tri-1.0) /ny;
2437  
2438 var jlow = int(nx*edgex);
2439 var ilow = int(ny*edgey);
2440
2441
2442 for (var i=0; i<ny; i=i+1)
2443         {
2444         var y = ymin + i * yoffset; 
2445         
2446         for (var j=0; j<nx; j=j+1)
2447                 {
2448                 var y0 = y + y_var * 2.0 * (rand() -0.5);
2449                 var x = xmin + j * (xoffset + i * xinc) + x_var * 2.0 * (rand() -0.5);
2450                 var lat = blat + m_to_lat * (y0 * math.cos(dir) - x * math.sin(dir));
2451                 var long = blong + m_to_lon * (x * math.cos(dir) + y0 * math.sin(dir));
2452
2453                 var alt = balt + alt_var * 2 * (rand() - 0.5);
2454                 
2455                 flag = 0;
2456                 var rn = 6.0 * rand();
2457
2458                 if (((j<jlow) or (j>(nx-jlow-1))) and ((i<ilow) or (i>(ny-ilow-1)))) # select a small or no cloud               
2459                         {
2460                         if (rn > 2.0) {flag = 1;} else {path = select_cloud_model(type,"small");}
2461                         }
2462                 if ((j<jlow) or (j>(nx-jlow-1)) or (i<ilow) or (i>(ny-ilow-1)))         
2463                         {
2464                         if (rn > 5.0) {flag = 1;} else {path = select_cloud_model(type,"small");}
2465                         }
2466                 else    { # select a large cloud
2467                         if (rn > 5.0) {flag = 1;} else {path = select_cloud_model(type,"large");}
2468                         }
2469
2470
2471                 if (flag==0){
2472                         if (thread_flag == 1)
2473                                 {create_cloud_vec(path, lat, long, alt, 0.0);}
2474                         else
2475                                 {compat_layer.create_cloud(path, lat, long, alt, 0.0);}
2476                         
2477
2478                                 }
2479                 }
2480
2481         } 
2482
2483 }
2484
2485
2486
2487
2488
2489
2490
2491 ###########################################################
2492 # place a cloud layer with a gap in the middle
2493 # (useful to reduce cloud count in large thunderstorms)
2494 ###########################################################
2495
2496 var create_hollow_layer = func (type, blat, blon, balt, bthick, rx, ry, phi, density, edge, gap_fraction) {
2497
2498
2499 var i = 0;
2500 var area = math.pi * rx * ry;
2501 var n = int(area/80000000.0 * 100 * density);
2502 var path = "Models/Weather/blank.ac";
2503
2504 phi = phi * math.pi/180.0;
2505
2506 if (contains(cloud_vertical_size_map, type)) 
2507                 {var alt_offset = cloud_vertical_size_map[type]/2.0 * m_to_ft;}
2508         else {var alt_offset = 0.0;}
2509
2510 while(i<n)
2511         {
2512         var x = rx * (2.0 * rand() - 1.0); 
2513         var y = ry * (2.0 * rand() - 1.0); 
2514         var alt = balt + bthick * rand() + 0.8 * alt_offset;
2515         var res = (x*x)/(rx*rx) + (y*y)/(ry*ry);
2516         
2517
2518         if ((res < 1.0) and (res > (gap_fraction * gap_fraction)))
2519                 {
2520                 var lat = blat + m_to_lat * (y * math.cos(phi) - x * math.sin(phi));
2521                 var lon = blon + m_to_lon * (x * math.cos(phi) + y * math.sin(phi));
2522                 if (res > ((1.0 - edge) * (1.0- edge)))
2523                         {
2524                         if (rand() > 0.4) {
2525                                 path = select_cloud_model(type,"small");
2526                                 compat_layer.create_cloud(path, lat, lon, alt, 0.0);
2527                                 }
2528                         }
2529                 else {
2530                         path = select_cloud_model(type,"large");
2531                         if (thread_flag == 1)
2532                                 {create_cloud_vec(path, lat, lon, alt, 0.0);}
2533                         else 
2534                                 {compat_layer.create_cloud(path, lat, lon, alt, 0.0);}
2535                         }
2536                 i = i + 1;
2537                 }
2538         else    # we are in the central gap region
2539                 {
2540                 i = i + 1;
2541                 }
2542         }
2543
2544 i = 0;
2545
2546
2547 }
2548
2549
2550
2551
2552 ###########################################################
2553 # place a cloud box
2554 ###########################################################
2555
2556
2557 var create_cloudbox = func (type, blat, blon, balt, dx,dy,dz,n, f_core, r_core, h_core, n_core, f_bottom, h_bottom, n_bottom) {
2558
2559 var phi = 0;
2560
2561 # first get core coordinates
2562
2563 var core_dx = dx * f_core;
2564 var core_dy = dy * f_core;
2565 var core_dz = dz * h_core;
2566
2567 var core_x_offset = (1.0 * rand() - 0.5) *  ((dx - core_dx) * r_core);
2568 var core_y_offset = (1.0 * rand() - 0.5) *  ((dy - core_dy) * r_core);
2569
2570 # get the bottom geometry
2571
2572 var bottom_dx = dx * f_bottom;
2573 var bottom_dy = dy * f_bottom;
2574 var bottom_dz = dz * h_bottom;
2575
2576 var bottom_offset = 400.0; # in practice, need a small shift
2577
2578 # fill the main body of the box
2579
2580 for (var i=0; i<n; i=i+1)
2581         {
2582
2583         var x = 0.5 * dx * (2.0 * rand() - 1.0); 
2584         var y = 0.5 * dy * (2.0 * rand() - 1.0);
2585         
2586         # veto in core region
2587         if ((x > core_x_offset - 0.5 * core_dx) and (x < core_x_offset + 0.5 * core_dx))
2588                 {
2589                 if ((y > core_y_offset - 0.5 * core_dy) and (y < core_y_offset + 0.5 * core_dy))
2590                         {
2591                         i = i -1;
2592                         continue;
2593                         }
2594                 }
2595          
2596         var alt = balt + bottom_dz + bottom_offset +  dz * rand();
2597         
2598         var lat = blat + m_to_lat * (y * math.cos(phi) - x * math.sin(phi));
2599         var lon = blon + m_to_lon * (x * math.cos(phi) + y * math.sin(phi));
2600
2601         var path = select_cloud_model(type,"standard");
2602
2603         
2604         create_cloud_vec(path, lat, lon, alt, 0.0);
2605
2606         }
2607
2608 # fill the core region
2609
2610 for (var i=0; i<n_core; i=i+1)
2611         {
2612         var x = 0.5 * core_dx * (2.0 * rand() - 1.0); 
2613         var y = 0.5 * core_dy * (2.0 * rand() - 1.0);
2614         var alt = balt + bottom_dz + bottom_offset + core_dz * rand();
2615
2616
2617         var lat = blat + m_to_lat * (y * math.cos(phi) - x * math.sin(phi));
2618         var lon = blon + m_to_lon * (x * math.cos(phi) + y * math.sin(phi));
2619
2620         var path = select_cloud_model(type,"core");
2621
2622         if (thread_flag == 1)
2623                         {create_cloud_vec(path, lat, lon, alt, 0.0);}
2624                 else
2625                         {compat_layer.create_cloud(path, lat, lon, alt, 0.0);}
2626
2627         }
2628
2629 # fill the bottom region
2630
2631
2632 for (var i=0; i<n_bottom; i=i+1)
2633         {
2634         var x = 0.5 * bottom_dx * (2.0 * rand() - 1.0); 
2635         var y = 0.5 * bottom_dy * (2.0 * rand() - 1.0);
2636         var alt = balt + bottom_dz * rand();
2637
2638
2639         var lat = blat + m_to_lat * (y * math.cos(phi) - x * math.sin(phi));
2640         var lon = blon + m_to_lon * (x * math.cos(phi) + y * math.sin(phi));
2641
2642         var path = select_cloud_model(type,"bottom");
2643
2644         if (thread_flag == 1)
2645                         {create_cloud_vec(path, lat, lon, alt, 0.0);}
2646                 else
2647                         {compat_layer.create_cloud(path, lat, lon, alt, 0.0);}
2648
2649         }
2650
2651
2652 }
2653
2654
2655
2656 ###########################################################
2657 # terrain presampling initialization
2658 ###########################################################
2659
2660 var terrain_presampling_start = func (blat, blon, nc, size, alpha) {
2661
2662 # terrain presampling start is always used the first time, and initializes
2663 # the hard-coded routine if that is available since the hard-coded routine cannot
2664 # be yet read out on startup
2665         
2666 # initialize the result vector
2667
2668 setsize(terrain_n,40);
2669 for(var j=0;j<40;j=j+1){terrain_n[j]=0;}
2670
2671 if (thread_flag == 1)
2672         {
2673         var status = getprop(lw~"tmp/presampling-status");
2674         if (status != "idle") # we try a second later
2675                 {
2676                 settimer( func {terrain_presampling_start(blat, blon, nc, size, alpha);},1.00);
2677                 return;
2678                 }
2679         else    
2680                 {
2681                 setprop(lw~"tmp/presampling-status", "sampling");
2682                 terrain_presampling_loop (blat, blon, nc, size, alpha);
2683                 }
2684         }
2685 else
2686         {
2687         terrain_presampling(blat, blon, nc, size, alpha);
2688         terrain_presampling_analysis();
2689         setprop(lw~"tmp/presampling-status", "finished");
2690         }
2691         
2692 if (compat_layer.features.terrain_presampling == 1)
2693         {
2694         print("Starting hard-coded terrain presampling");
2695         setprop("/environment/terrain/area[0]/enabled",1);
2696         setprop(lw~"tmp/presampling-status", "sampling");
2697         setprop("/environment/terrain/area[0]/enabled", 1 );
2698         setprop("/environment/terrain/area[0]/input/latitude-deg", blat );
2699         setprop("/environment/terrain/area[0]/input/longitude-deg", blon );
2700         setprop("/environment/terrain/area[0]/input/use-aircraft-position",1);
2701         setprop("/environment/terrain/area[0]/input/radius-m",45000.0);
2702
2703         setprop("/environment/terrain/area[0]/output/valid", 0 );
2704
2705         }
2706 }
2707
2708 ###########################################################
2709 # terrain presampling loop
2710 ###########################################################
2711
2712 var terrain_presampling_loop = func (blat, blon, nc, size, alpha) {
2713
2714 if ((local_weather_running_flag == 0) and (local_weather_startup_flag == 0)) {return;}
2715
2716
2717 var n = 25;
2718 var n_out = 25;
2719 if (local_weather.features.fast_geodinfo == 0)
2720         {
2721         # dynamically drop accuracy if framerate is low
2722
2723         var dt = getprop("/sim/time/delta-sec");
2724
2725         if (dt > 0.2) # we have below 20 fps
2726                 {n = 5;}
2727         else if (dt > 0.1) # we have below 10 fps
2728                 {n = 10;}
2729         else if (dt > 0.05) # we have below 5 fps
2730                 {n = 15;}
2731         }
2732 else
2733         {
2734         n = 250; n_out = 250;
2735         }
2736
2737 if (nc <= 0) # we're done and may analyze the result
2738         {
2739         terrain_presampling_analysis();
2740         if (debug_output_flag == 1) 
2741                 {print("Presampling done!");}
2742         setprop(lw~"tmp/presampling-status", "finished");
2743         return;
2744         }
2745
2746 terrain_presampling(blat, blon, n, size, alpha);
2747
2748 settimer( func {terrain_presampling_loop(blat, blon, nc-n_out, size, alpha) },0);
2749 }
2750
2751
2752 ###########################################################
2753 # terrain presampling routine
2754 ###########################################################
2755
2756 var terrain_presampling = func (blat, blon, ntries, size, alpha) {
2757
2758 var phi = alpha * math.pi/180.0;
2759 var elevation = 0.0;
2760
2761 var lat_vec = [];
2762 var lon_vec = [];
2763 var lat_lon_vec = [];
2764
2765
2766 for (var i=0; i<ntries; i=i+1)
2767         {
2768         var x = (2.0 * rand() - 1.0) * size;
2769         var y = (2.0 * rand() - 1.0) * size; 
2770         
2771         append(lat_vec, blat + (y * math.cos(phi) - x * math.sin(phi)) * m_to_lat);
2772         append(lon_vec, blon + (x * math.cos(phi) + y * math.sin(phi)) * m_to_lon);
2773         }
2774         
2775         
2776 var elevation_vec = compat_layer.get_elevation_array(lat_vec, lon_vec);
2777         
2778         
2779 for (var i=0; i<ntries;i=i+1)
2780         {
2781         for(var j=0;j<30;j=j+1)
2782                 {
2783                 if ((elevation_vec[i] != -1.0) and (elevation_vec[i] < 500.0 * (j+1))) 
2784                         {terrain_n[j] = terrain_n[j]+1;  break;}
2785                 }
2786                 
2787         }
2788
2789
2790
2791 }
2792
2793 ###########################################################
2794 # terrain presampling analysis
2795 ###########################################################
2796
2797 var terrain_presampling_analysis = func {
2798
2799 if ((compat_layer.features.terrain_presampling_active == 0) or (getprop(lw~"tiles/tile-counter") == 0))
2800         {
2801         var sum = 0;
2802         var alt_mean = 0;
2803         var alt_med = 0;
2804         var alt_20 = 0;
2805         var alt_min = 0;
2806         var alt_low_min = 0;
2807
2808
2809         for (var i=0; i<40;i=i+1)
2810                 {sum = sum + terrain_n[i];}
2811
2812         var n_tot = sum;
2813
2814         sum = 0;
2815         for (var i=0; i<40;i=i+1)
2816                 {
2817                 sum = sum + terrain_n[i];
2818                 if (sum > int(0.5 *n_tot)) {alt_med = i * 500.0; break;}                
2819                 }
2820
2821         sum = 0;
2822         for (var i=0; i<40;i=i+1)
2823                 {
2824                 sum = sum + terrain_n[i];
2825                 if (sum > int(0.3 *n_tot)) {alt_20 = i * 500.0; break;}         
2826                 }
2827
2828
2829         for (var i=0; i<40;i=i+1) {alt_mean = alt_mean + terrain_n[i] * i * 500.0;}
2830         alt_mean = alt_mean/n_tot;
2831
2832         for (var i=0; i<40;i=i+1) {if (terrain_n[i] > 0) {alt_min = i * 500.0; break;}}
2833
2834         var n_max = 0;
2835         sum = 0;
2836
2837         for (var i=0; i<39;i=i+1) 
2838                 {
2839                 sum = sum + terrain_n[i];
2840                 if (terrain_n[i] > n_max) {n_max = terrain_n[i];}
2841                 if ((n_max > terrain_n[i+1]) and (sum > int(0.3*n_tot)))
2842                         {alt_low_min = i * 500; break;}
2843                 }
2844         }
2845 else
2846         {
2847 #       print("Hard-coded sampling...");
2848         var n_tot = getprop("/environment/terrain/area[0]/input/max-samples");
2849         var alt_mean = getprop("/environment/terrain/area[0]/output/alt-mean-ft");
2850         var alt_med = getprop("/environment/terrain/area[0]/output/alt-median-ft");
2851         var alt_min = getprop("/environment/terrain/area[0]/output/alt-min-ft");
2852         var alt_20 = getprop("/environment/terrain/area[0]/output/alt-offset-ft");
2853         }
2854
2855 if (debug_output_flag == 1) 
2856         {print("Terrain presampling analysis results:");
2857         print("total: ",n_tot," mean: ",alt_mean," median: ",alt_med," min: ",alt_min, " alt_20: ", alt_20);}
2858
2859
2860
2861 setprop(lw~"tmp/tile-alt-offset-ft",alt_20);
2862 setprop(lw~"tmp/tile-alt-median-ft",alt_med);
2863 setprop(lw~"tmp/tile-alt-min-ft",alt_min);
2864 setprop(lw~"tmp/tile-alt-mean-ft",alt_mean);
2865 setprop(lw~"tmp/tile-alt-layered-ft",0.5 * (alt_min + alt_20));
2866
2867 append(alt_50_array, alt_med);
2868 append(alt_20_array, alt_20); 
2869 append(alt_min_array, alt_min);
2870 append(alt_mean_array, alt_mean);
2871
2872
2873 current_mean_alt = 0.5 * (current_mean_alt + alt_20);
2874
2875
2876 }
2877
2878
2879
2880 ###########################################################
2881 # wave conditions search
2882 ###########################################################
2883
2884 var wave_detection_loop = func (blat, blon, nx, alpha) {
2885
2886 if (local_weather_running_flag == 0) {return;}
2887
2888 var phi = alpha * math.pi/180.0;
2889 var elevation = 0.0;
2890 var ny = 20;
2891
2892
2893 for (var i=0; i<ny; i=i+1)
2894         {
2895         var x = 5000.0;
2896         var y = -20000.0 + i * 2000.0;
2897         
2898         var lat = blat + (y * math.cos(phi) - x * math.sin(phi)) * m_to_lat;
2899         var lon = blon + (x * math.cos(phi) + y * math.sin(phi)) * m_to_lon;
2900
2901         elevation = compat_layer.get_elevation(lat, lon);
2902
2903         print(elevation);       
2904
2905         }
2906
2907
2908 }
2909
2910 ###########################################################
2911 # detailed altitude determination for convective calls
2912 # clouds follow the terrain to some degree, but not excessively so
2913 ###########################################################
2914
2915 var get_convective_altitude = func (balt, elevation, tile_index, grad) {
2916
2917
2918 var alt_offset = alt_20_array[tile_index - 1];
2919 var alt_median = alt_50_array[tile_index - 1];
2920
2921 # get the maximal shift
2922 var alt_variation = alt_median - alt_offset;
2923
2924 # always get some amount of leeway
2925 if (alt_variation < 500.0) {alt_variation = 500.0;}
2926
2927 # get the correction to the maximal shift by detailed terrain
2928
2929 if (detailed_terrain_interaction_flag == 1)
2930         {
2931         var gradfact = get_gradient_factor(grad);
2932         
2933         if ((local_weather.wind_model_flag == 1) or (local_weather.wind_model_flag == 3))
2934                 {
2935                 var windspeed = tile_wind_speed[0];
2936                 }
2937         else if ((local_weather.wind_model_flag ==2) or (local_weather.wind_model_flag == 4) or (local_weather.wind_model_flag == 5))
2938                 {
2939                 var windspeed = tile_wind_speed[tile_index-1];
2940                 }
2941
2942         var gradfact = ((gradfact - 1.0)  * windspeed) + 1.0;
2943         #print("gradfact: ", gradfact);
2944         }
2945 else
2946         {
2947         var gradfact = 1.0;
2948         }
2949
2950 var alt_variation = alt_variation * gradfact;
2951
2952 # get the difference between offset and foot point
2953 var alt_diff = elevation - alt_offset;
2954
2955 # now get the elevation-induced shift
2956
2957 var fraction = alt_diff / alt_variation;
2958
2959 if (fraction > 1.0) {fraction = 1.0;} # no placement above maximum shift
2960 if (fraction < 0.0) {fraction = 0.0;} # no downward shift
2961
2962 # get the cloud base
2963
2964 var cloudbase = balt - alt_offset;
2965
2966 var alt_above_terrain = balt - elevation;
2967
2968 # the shift strength is weakened if the layer is high above base elevation
2969 # the reference altitude is 1000 ft, anything higher has less sensitivity to terrain
2970
2971 var shift_strength = 1000.0/alt_above_terrain; 
2972
2973 if (shift_strength > 1.0) {shift_strength = 1.0;} # no enhancement for very low layers 
2974 if (shift_strength < 0.0) {shift_strength = 1.0;} # this shouldn't happen, but just in case...
2975
2976 if (alt_diff > alt_variation) {alt_diff = alt_variation;} # maximal shift is given by alt_variation
2977
2978 # print("balt: ", balt, " new alt: ", balt + shift_strength * alt_diff * fraction);
2979
2980 return balt + shift_strength * alt_diff * fraction;
2981
2982 }
2983
2984
2985 ###########################################################
2986 # detailed terrain gradient determination in wind direction
2987 ###########################################################
2988
2989
2990 var get_terrain_gradient = func (lat, lon, elevation1, phi, dist) {
2991
2992
2993 # get the first elevation
2994 # var elevation1 = compat_layer.get_elevation(lat,lon);
2995
2996 # look <dist> upwind to learn about the history of the cloud
2997 var elevation2 = compat_layer.get_elevation(lat+weather_tiles.get_lat(0.0,dist,phi), lon+weather_tiles.get_lon(0.0,dist,phi));
2998
2999 return (elevation2 - elevation1)/(dist * m_to_ft);
3000 }
3001
3002 ###########################################################
3003 # enhancement of the placement altitude due to terrain
3004 ###########################################################
3005
3006 var get_gradient_factor = func (grad) {
3007
3008 if (grad > 0.0)
3009         {return 1.0;}
3010 else
3011         {
3012         return 1.0 -2.0 * grad;
3013         }
3014 }
3015
3016
3017 ###########################################################
3018 # suppression of placement in lee terrain
3019 ###########################################################
3020
3021 var get_lee_bias = func (grad, tile_index) {
3022
3023
3024 if ((local_weather.wind_model_flag == 1) or (local_weather.wind_model_flag == 3))
3025                 {
3026                 var windspeed = tile_wind_speed[0];
3027                 }
3028         else if ((local_weather.wind_model_flag ==2) or (local_weather.wind_model_flag == 4) or (local_weather.wind_model_flag == 5))
3029                 {
3030                 var windspeed = tile_wind_speed[tile_index-1];
3031                 }
3032
3033
3034 if (grad < 0.0)
3035         {return 1.0;}
3036 else
3037         {
3038         var lee_bias = 1.0 - (grad * 0.2 * windspeed);
3039         }
3040 if (lee_bias < 0.2) {lee_bias = 0.2;}
3041
3042 return lee_bias;
3043 }
3044
3045 ###########################################################
3046 # enhancement of Cumulus in above average altitude
3047 ###########################################################
3048
3049
3050 var get_terrain_altitude_factor = func (tile_index, balt, elevation) {
3051
3052
3053 var alt_mean = alt_mean_array[tile_index -1];
3054 var alt_base = alt_20_array[tile_index -1];
3055
3056 var alt_layer = balt - alt_base;
3057 var alt_above_terrain = balt - elevation;
3058 var alt_above_mean = balt - alt_mean;
3059
3060 # the cloud may still be above terrain even if the layer altitude is negative, but we want to avoid neg. factors here
3061
3062 if (alt_above_terrain < 0.0) {alt_above_terrain = 0.0;}
3063
3064 var norm_alt_diff = (alt_above_mean - alt_above_terrain)/alt_layer;
3065
3066 if (norm_alt_diff > 0.0)
3067                 {
3068                 var terrain_altitude_factor = 1.0 + 2.0 * norm_alt_diff;
3069                 }
3070         else
3071                 {
3072                 var terrain_altitude_factor = 1.0/(1.0 - 5.0 * norm_alt_diff);
3073                 }
3074
3075 if (terrain_altitude_factor > 3.0) {terrain_altitude_factor = 3.0;}
3076 if (terrain_altitude_factor < 0.1) {terrain_altitude_factor = 0.1;}
3077
3078 return terrain_altitude_factor;
3079 }
3080
3081
3082 var get_terrain_strength_factor = func (terrain_altitude_factor) {
3083
3084 return  1.0+ (0.5 * (terrain_altitude_factor-1.0));
3085
3086 }
3087
3088
3089 ###########################################################
3090 # terrain presampling listener dispatcher
3091 ###########################################################
3092
3093 var manage_presampling = func {
3094
3095
3096
3097 var status = getprop(lw~"tmp/presampling-status");
3098
3099
3100 # we only take action when the analysis is done
3101 if (status != "finished") {return;} 
3102
3103 if (getprop(lw~"tiles/tile-counter") == 0) # we deal with a tile setup call from the menu
3104         {
3105         set_tile();
3106         }
3107 else    # the tile setup call came from weather_tile_management
3108         {
3109         var lat = getprop(lw~"tiles/tmp/latitude-deg");
3110         var lon = getprop(lw~"tiles/tmp/longitude-deg");
3111         var code = getprop(lw~"tiles/tmp/code");
3112         var dir_index = getprop(lw~"tiles/tmp/dir-index");      
3113
3114         weather_tile_management.generate_tile(code, lat, lon, dir_index);
3115         }
3116
3117
3118 # set status to idle again
3119
3120 setprop(lw~"tmp/presampling-status", "idle");
3121
3122 }
3123
3124
3125 ###########################################################
3126 # hardcoded terrain presampling listener dispatcher
3127 ###########################################################
3128
3129 var manage_hardcoded_presampling = func {
3130
3131 var status = getprop("/environment/terrain/area[0]/enabled");
3132
3133 print("Hard-coded terrain presampling status: ", status);
3134
3135 # no action unless the sampler has finished
3136 if (status ==0) {return;}
3137
3138 # no action if the sampler hasn't been started
3139
3140 if (getprop(lw~"tmp/presampling-status") != "sampling") {return;}
3141
3142 terrain_presampling_analysis();
3143 if (debug_output_flag == 1) 
3144                 {print("Presampling done!");}
3145 setprop(lw~"tmp/presampling-status", "finished");
3146
3147
3148 }
3149
3150 ###########################################################
3151 # set wind model flag
3152 ###########################################################
3153
3154 var set_wind_model_flag = func {
3155
3156 var wind_model = getprop(lw~"config/wind-model");
3157
3158 if (wind_model == "constant") {wind_model_flag = 1;}
3159 else if (wind_model == "constant in tile") {wind_model_flag =2;}
3160 else if (wind_model == "aloft interpolated") {wind_model_flag =3; }
3161 else if (wind_model == "airmass interpolated") {wind_model_flag =4;}
3162 else if (wind_model == "aloft waypoints") {wind_model_flag =5;}
3163 else {print("Wind model not implemented!"); wind_model_flag =1;}
3164
3165
3166 }
3167
3168
3169 ###########################################################
3170 # set texture mix for convective clouds
3171 ###########################################################
3172
3173 var set_texture_mix = func {
3174
3175 var thermal_properties = getprop(lw~"config/thermal-properties");
3176 thermal_conditions = thermal_properties;
3177
3178 convective_texture_mix = -(thermal_properties - 1.0) * 0.4;
3179
3180 if (convective_texture_mix < -0.2) {convective_texture_mix = -0.2;}
3181 if (convective_texture_mix > 0.2) {convective_texture_mix = 0.2;}
3182
3183 lowest_layer_turbulence = 0.7 - thermal_properties;
3184 if (lowest_layer_turbulence < 0.0) {lowest_layer_turbulence = 0.0;}
3185 }
3186
3187 ###########################################################
3188 # create an effect volume
3189 ###########################################################
3190
3191 var create_effect_volume = func (geometry, lat, lon, r1, r2, phi, alt_low, alt_high, vis, rain, snow, turb, lift, lift_flag, sat) {
3192
3193
3194 var ev = effectVolume.new (geometry, lat, lon, r1, r2, phi, alt_low, alt_high, vis, rain, snow, turb, lift, lift_flag, sat);
3195 ev.index = getprop(lw~"tiles/tile-counter");
3196 ev.active_flag = 0;
3197
3198
3199 if (vis < 0.0) {ev.vis_flag = 0;} else {ev.vis_flag = 1;}
3200 if (rain < 0.0) {ev.rain_flag = 0;} else {ev.rain_flag = 1;}
3201 if (snow < 0.0) {ev.snow_flag = 0;} else {ev.snow_flag = 1;}
3202 if (turb < 0.0) {ev.turb_flag = 0;} else {ev.turb_flag = 1;}
3203 if (lift_flag ==  0.0) {ev.lift_flag = 0;} else {ev.lift_flag = 1;}
3204 if (sat < 0.0) {ev.sat_flag = 0;} else {ev.sat_flag = 1;}
3205 if (sat > 1.0) {sat = 1.0;}
3206
3207 if (lift_flag == -2) # we create a thermal by function
3208         {
3209         ev.lift_flag = 2;
3210         ev.radius = 0.8 * r1;
3211         ev.height = alt_high * 0.87;
3212         ev.cn = 0.7 + rand() * 0.2;
3213         ev.sh = 0.7 + rand() * 0.2;
3214         ev.max_lift = lift;
3215         ev.f_lift_radius = 0.7 + rand() * 0.2;
3216         if (dynamics_flag == 1) # globals set by the convective system
3217                 {
3218                 ev.flt = cloud_fractional_lifetime;
3219                 ev.evolution_timestamp = cloud_evolution_timestamp;
3220                 }
3221         }
3222
3223 if (lift_flag == -3) # we create a wave lift
3224         {
3225         ev.lift_flag = 3;
3226         ev.height = 10000.0; # scale height in ft
3227         ev.max_lift = lift;
3228         ev.index = 0; # static objects are assigned tile id zero
3229         }
3230
3231 # set a timestamp if needed
3232
3233 if (dynamics_flag == 1)
3234         {
3235         ev.timestamp = weather_dynamics.time_lw;
3236         }
3237
3238 # and add to the counter
3239 setprop(lw~"effect-volumes/number",getprop(lw~"effect-volumes/number")+1);
3240
3241 append(effectVolumeArray,ev);
3242 }
3243
3244
3245
3246
3247
3248 ###########################################################
3249 # set a weather station for interpolation
3250 ###########################################################
3251
3252 var set_weather_station = func (lat, lon, alt, vis, T, D, p) {
3253
3254 var s = weatherStation.new (lat, lon, alt, vis, T, D, p);
3255 s.index = getprop(lw~"tiles/tile-counter");
3256 s.weight = 0.02;
3257
3258 # set a timestamp if needed
3259
3260 if (dynamics_flag == 1)
3261         {
3262         s.timestamp = weather_dynamics.time_lw;
3263         }
3264 append(weatherStationArray,s);
3265
3266 }
3267
3268
3269 ###########################################################
3270 # set an atmosphere condition point for interpolation
3271 ###########################################################