Atmosfääri ja kliimateaduste haridus
Kliimamuutused mõjutavad meid ümbritsevat loodust ja inimühiskonda. Kliimamuutuste leevendamine ja nendega toimetulek algab kliimateadlikkusest: globaalse soojenemise põhjusteste arusaamisest ning oskustest inimtekkeliste kasvuhoonegaaside heitkoguseid vähendada ja valmistumisest kliimamuutusteks. Kliimauuringute keskus peab oluliseks endas siduda uute teadmiste loomine ja jagamine, olles Eestis kliimateaduste keskuseks, mis jagab parimat kliima- ja kliimamuutustega seotud teavet.
Kliimamuutuste teadlikkuse suurendamine ühiskonnas
Kliimamuutuste teadlikkuse suurenda-mine ühiskonnas
Kliimauuringute keskuse poolt juhitud projektis “Kliimateadlikkus koolist ühiskonda: laste, noorte ja õpetajate võimestamine kliimamuutuste mõjude vähendamiseks” kasvatati Eesti ühiskonna kliimateadlikkust, süsteemse ja teaduspõhise kliimahariduse arendamise kaudu kõigil haridusastmetel, et toetada kliimamuutuste leevendamist ja nendega kohanemist.
Projekti käigus loodud õppematerjalidega saab tutvuda https://kliimatarkused.ut.ee/. Kõige ülevaatlikum neist on meie keskuse teadlaste poolt koostöös teiste Eesti teadlastega koostatud õppematerjal „Kliimamuutuste ABC“. See on mõeldud kõikidele õpetajatele ja vanema kooliastme õpilastele, aga sobib ka kõigile huvilistele, kes soovivad saada usaldusväärset teavet kliimamuutustest tänapäevase teaduse tasemel. https://kliimatarkused.ut.ee/kliimamuutuste-abc/
((koolidele ja üldsusele mõeldud e-õppematerjalid, interaktiivsed kursused ja mängulised lahendused)
(blogid, podcastid, artiklid ja sotsiaalmeedia kaudu levitatav teaduspõhine info kliimamuutuste kohta.) SIIA LISAME LINGID
Õppeained, mida meie keskus pakub Tartu Ülikoolis
Toetame ülikoolisisest haridust, panustades Tartu Ülikooli erinevate teaduskondade õppekavadesse kliimamuutuste teemaliste kursuste ja seminaride kaudu, mis ühendavad loodusteadusi, sotsiaalteadusi ja tehnoloogilisi lahendusi.
Meie õpetatavad õppeained
Atmosfääri- ja kliimateadused (6 EAP)
Kliimateaduse ja -poliitika teejuht (3 EAP)
Meteoroloogia praktikum (3 EAP)
Keskkonnaseire füüsikalised alused (3 EAP)
Õhu saasteseire korraldamine (3 EAP)
Keskkonnafüüsika alused I (3 EAP)
Keskkonnafüüsika alused II (3 EAP)
Rakenduslik hüdrodünaamika (3 EAP)
Keskkonnafüüsika projekt (3 EAP)
Lõputööde teemad
Toetame ülikoolisisest haridust, panustades Tartu Ülikooli erinevate teaduskondade õppekavadesse kliimamuutuste teemaliste kursuste ja seminaride kaudu, mis ühendavad loodusteadusi, sotsiaalteadusi ja tehnoloogilisi lahendusi.
Inimtegevuse kliimamõju tugevuse täpsustamine
Oleme avastanud täiesti uue füüsikalise mehhanismi, kuidas inimtegevus lisaks kasvuhooneefektile Maa kliimat soojendab (Joonis A). Projektis uurid vaatluslikke tõendeid, kuidas inimtekkelised õhusaaste osakesed põhjustavad pilvepiiskade jäätumist ja lumesadu. Jäätumine vähendab omakorda pilvede hulka ja soojendab seeläbi Maa kliimat. Andmeallikaks on satelliitkaugseire andmed ja analüüsiks kasutad python keskkonda Tartu Ülikooli teadusarvutuskeskuse superarvutil.
Töö aitab paremini mõista seni suuresti mõistatuslikuks jäänud inimtekkelise kliimamõju komponenti: õhusaaste osakeste kliimamõju (Toll jt 2024; DOI: 10.1126/science.adl0303). Töö laiem eesmärk on täpsustada inimtegevuse kliimamõju tugevust, et oleks võimalik koostada senisest usaldusväärsemaid tuleviku kliima prognoose.
Projektist avalikkuses
https://novaator.err.ee/1609521331/ohusaaste-tekitab-lund-ja-vahendab-pilvede-hulka
Sobib nii bakalaureuse kui magistritööks. Juhendaja: Velle Toll velle.toll@ut.ee
Aerosoolide mõju pilvedele tugevasti saastunud tööstuspiirkondades: saastunud pilvede detekteerimine satelliidipiltidelt
Inimtegevus mõjutab pilvede omadusi ja selle kaudu ka globaalset kliimat. Inimtegevuse mõju pilvedele ei ole paraku seni suudetud täpselt määrata. Saastunud pilvede omaduste võrdlus saastumata pilvede omadustega satelliitmõõtmiste põhjal loob inimtegevuse kliimamõju täpsustamiseks uudsed võimalused. Antud töös rakendatakse erinevaid pilditöötluse meetodeid saastunud ja saastumata pilvede eristamiseks satelliitpiltidelt. Võrreldakse erineva keerukusastmega pilditöötlusmeetodite edukust saastunud pilvede detekteerimisel ja arvutatakse erinevused detekteeritud saastunud ja saastumata pilvede optiliste omaduste vahel. Töö käigus arendatakse programmeerimisoskusi. Teema on heaks sissejuhatuseks kaasaegsesse satelliitmõõtmiste ja kliimamuutuste valdkonda.
Projektist avalikkuses
https://phys.org/news/2019-08-pollution-wont-global-spike.html
https://novaator.err.ee/965947/ohusaastatuse-vahendamine-ei-hoogusta-gl…
https://novaator.err.ee/1608354707/inimtekkeline-saaste-vahendas-uleilm…
Sobib nii bakalaureuse kui magistritööks. Juhendaja: Velle Toll velle.toll@ut.ee
Palju peenosakesi osakesi Eesti õhus veebruaris 2025
2025. aasta veebruari viimasel nädalal oli Eesti õhus palju peenosakesi (PM10) ja eriti peeneid osakesi (PM2.5). Nii kestvalt nii kõrgeid tasemeid ei ole meil olnud aastaid. Kõrgenenud kontsentratsioone õhus mõõtsid Eesti Keskkonnauuringute Keskuse hallatavad riiklikud seirejaamad (https://ohuseire.ee/) ja prognoosis CAMS välisõhu kvaliteedi modelleerimise süsteem (https://policy.atmosphere.copernicus.eu/daily/country-contribution/). Eelnev analüüs näitab, et CAMS suutis prognoosida üldjoontes oluliselt kõrgenenud saastetaseme, mis oli põhjustatud osalt Eesti kohalikust heitest ja osalt kaugkandest Kesk-Euroopast, aga prognoositud ajaline käik oli detailides ebatäpne. Töö eesmärk on selgitada ebatäpsuse põhjusi, sealhulgas viia läbi uued arvutused atmosfäärisaaste leviku mudeliga SILAM.
Sofiev, M., Vira, J., Kouznetsov, R., Prank, M., Soares, J., and Genikhovich, E.: Construction of the SILAM Eulerian atmospheric dispersion model based on the advection algorithm of Michael Galperin, Geosci. Model Dev., 8, 3497–3522, https://doi.org/10.5194/gmd-8-3497-2015, 2015.
https://gmd.copernicus.org/articles/8/3497/2015/
Juhendaja: Marko Kaasik (marko.kaasik@ut.ee)
Radari peegelduvuse vertikaalse profiili korrektsioon
Meteoroloogilise C-riba radariga on võimalik määrata sademete hulk kõrge ajalise ja ruumilise lahutusvõimega. Siiski on selle täpsus erinevates situatsioonides väga muutlik. Üheks muutlikkuse allikaks on erinev sademete faas, mis mõjutab oluliselt radari signaali peegelduvust. Tüüpiliselt on sademed kõrgemates kihtides meie laiuskraadil igal aastaajal tahkes olekus, mis tähendab radarile madalat peegelduvust. Soojal ajal algab mingis kihis tahkete osakeste sulamine mis põhjustab peegelduvuse järsku tõusu. Töö eesmärk on katsetada ja analüüsida erinevaid vertikaalse profiili korrektsiooni vabavaralisi algoritme ja nende parameetreid mitmete juhtumite põhjal. Kasutatavateks andmeteks on Keskkonnaagentuuri Harku ja Sürgavere radari operatiivsed andmed alates aastast 2010. Üheks võrdlusbaasiks oleks radari sajusummade võrdlus maapealsete ilmajaamade sademesummadega. Võrrelda võiks vähemalt kolme järgnevat meetodit:
https://docs.wradlib.org/en/latest/vpr.html
https://pyart-mch.readthedocs.io/en/latest/generated/pyart.correct.corr…;
https://pyart-mch.readthedocs.io/en/latest/generated/pyart.correct.corr…
Sobib nii bakalaureuse kui magistritööks. Juhendajad: Tanel Voormansik tanel.voormansik@ut.ee ja Jorma Rahu jorma.rahu@ut.ee
Sajukoguste hindamine radarilt talvisel perioodil
Radari mõõdetud peegelduvusest (tähis Z, ühik dBZ) sajuintensiivsuse (tähis R, ühik mm/h) arvutamiseks kasutatakse empiirilisi Z-R seoseid, mis sõltuvad radari spetsiifikast ja piirkonna klimatoloogiast. Kui vihmasaju intensiivsuse määramine radariga on juba võrdlemisi täpne, siis peegelduvuse ja lumesaju vahelisi seoseid on uuritud vähem ja praktikas nende rakendamine on pigem harv. Töö eesmärgiks on analüüsida erinevate seoste täpsusi Eesti radarite andmetel (Keskkonnaagentuuri C-riba ilmaradarid Harkus ja Sürgaveres) võrrelduna maapealsete sadememõõtjatega ja leida parim seos, mis tõstaks sajukoguste hindamise täpsust võrreldes praegu kasutatava seosega.
Sissejuhatuseks teemasse:
http://www.pa.op.dlr.de/erad2014/programme/ExtendedAbstracts/036_Saltik…;
https://helda.helsinki.fi/server/api/core/bitstreams/49eaab06-a6d4-4c22…;
Sobib nii bakalaureuse kui magistritööks. Juhendajad: Tanel Voormansik tanel.voormansik@ut.ee ja Jorma Rahu jorma.rahu@ut.ee
Radari toorandmetest PseudoCAPPI produkti loomine
Paraboolantenniga meteoroloogiline radar mõõdab peegeldusi skaneerides atmosfääri erinevatel kõrgusnurkadel (ühe kõrgusnurga skaneeringut nimetatakse PPI-ks). Kuna selline andmeväli on erinevatel kaugustel maapinnast erinevatel kõrgustel on ka peegelduste iseloom erinev ja näiteks radari lähedastel aladel on madalatel skaneeringunurkadel sageli palju maapinnapeegeldusi. Seetõttu on mitmetes rakendustes vaja radariprodukti, mis näitaks peegeldusi ühel konstantsel kõrgusel (või sellele lähimal kõrgusel, kuna kogu atmosfääri me selliselt skaneerides katta ei suuda). Töö eesmärgiks on välja töötada PseudoCAPPI arvutamise meetod, mis oleks kõrge kvaliteediga ja piisavalt kiirelt arvutatav, et seda saaks rakendada operatiivtöös. See meetod võib tugineda veebis vabavaraliselt kättesaadavatel meetoditel, näiteks
https://fmidev.github.io/rack/productspage.html
https://docs.wradlib.org/en/latest/generated/wradlib.vpr.PseudoCAPPI.ht…
Näide PseudoCAPPI loomise põhimõttest.
Sobib nii bakalaureuse kui magistritööks. Juhendajad: Tanel Voormansik tanel.voormansik@ut.ee ja Jorma Rahu jorma.rahu@ut.ee
Eesti minevikukliima vaatlusandmete põhine kirjeldamine
Kliimamuutusi võib uurida globaalses mastaabis, kuid väikeses ruumiskaalas on muutustel oma nägu. Töö käigus kasutatakse üle-Euroopalisi andmekogumeid, et kirjeldada nihkeid viimase 70 aasta jooksul mõõdetud temperatuuri, sademete ja teiste kliimakarakteristikute aegridade põhjal Eestis. Uurimistöö hõlmab vajalike andmete kogumist, statistilist analüüsi kui ka ruumiandmete visualiseerimist. Andmetöötluseks on kasutada TÜ teadusarvutuste keskuse superarvuti. Töö käigus saab edasi arendada juba olemasolevaid programmeerimise alaseid algteadmisi ning omandada oskusi statistikas.
Sobib nii bakalaureuse kui magistritööks.
Juhendaja: Hannes Keernik hannes.keernik@ut.ee
Uued tulevikukliima projektsioonid Eestile
Maailmamere tõus, globaalse temperatuuri kasv, äärmuslike ilmaolude sagenemine, need on muutused kliimas, mis on kohal juba praegu. Kuidas aga globaalsed muutused mõjutavad Eesti tulevikukliimat, mis on kliimaga seotud tulevikuriskid Eestis? Selleks, et neile küsimustele vastata tuleb globaalsed muutused tõlkida kohalikeks muutusteks ning need omakorda mõjudeks loodusele ning ühiskonnale. Globaalsed kliimamuutused ning nende võimalikud mõjud ning tagajärjed on kirjeldatud IPCC (valitsustevahelise kliimamuutuse paneeli) aruannetes. Kohaliku kliima muutused tulevikus saab leida globaalseid mudelprognoose Eesti ala jaoks täpsemalt analüüsides. See tähendab konkreetsete indeksite nagu näiteks kuuma- või külmapäevade arv või sademete äärmusväärtuste arvude arvutamine selle sajandi lõpus. Seda liiki indeksite kaudu on võimalik hinnata nende muutuste mõju inimeste ja looduse, aga ka taristu tervisele. Oluline on sel puhul hinnata, et kuidas me tulevikus globaalsetest muutustest mõjutatud saame ning kuidas peaks riske vähendama.
Ootused üliõpilasele: Oodatud on nii loodus- ja täppisteaduste üliõpilased (nt füüsika, keemia ja materjaliteaduse, geoloogia ja keskkonnatehnoloogia, matemaatika ja statistika, informaatika või geograafia erialalt), aga ka sotsiaalteaduse üliõpilased, kel on huvi kliimamuutuste ja kliimauuringute vastu.
Konkreetne töö sõltub üliõpilase huvidest ja oskustest. Võib olla nii arvutuslik andmeanalüüs, aga ka kvalitatiivne uuring.
Juhendaja: Piia Post piia.post@ut.ee
Kaitstud tööd
Kaitstud doktoritööd al. 2015
1. Novel insights into aerosol-cloud interactions by analysing the temporal evolution of strong anthropogenic cloud perturbations
Jorma Rahu. Tartu, 2025. 85 p.
2. Long-term datasets of dual-polarisation weather radar help detect and nowcast convective storms, including extreme precipitation, lightning, and hail
Tanel Voormansik. Tartu, 2023. 124 p.
3. Polluted clouds at air pollution hot spots help to better understand anthropogenic impacts on Earth’s climate
Heido Trofimov. Tartu, 2022. 96 p.
4. Dependence of UV radiation on climate factors. Reconstruction of UV doses in Estonia for past years
Margit Aun. Tartu, 2017. 124 p.
5. Direct radiative impacts of atmospheric aerosols on meteorological conditions over Europe
Velle Toll. Tartu, 2016. 148 p.
6. Development of Broadband Aerosol Optical Depth Models
Martin Kannel. Tartu, 2016. 168 p.
7. Estimating methods and variability of atmospheric humidity over the Baltic Region and the Arctic
Hannes Keernik. Tartu, 2015. 105 p.
Kaitstud magistritööd al. 2015
1. Kliimamuutuste mõju soojusenergia vajadusele Põhja-Euroopas ja Eestis
Jaan Matt. 2024. Eesti Maaülikool.
2. The impact of anthropogenic aerosols on clouds at industrial air pollution hot spots: polluted cloud tracks
Syed Abbas Ali Zaidi. 2024. Eesti Maaülikool.
3. Short-duration precipitation extremes in Estonia (Eesti sademete lühiajalised äärmused)
Indrek Kaarel Romet. 2024. Eesti Maaülikool.
4. Rural background air quality in Estonia during Covid-19 restrictions
Ameke Ameke Okoroafor. 2024. Eesti Maaülikool.
5. Impact of COVID-19 restrictions to outdoor air quality in Estonia and Latvia, a comparative study
Abimbola Opakunle. 2024. Eesti Maaülikool.
6. Eestikeelse oskussõnavara korrastamine kliimavaldkonna näitel
Mariliis Kolk. 2023. Eesti Maaülikool.
7. N2O sisalduse dünaamika stratosfääris Aura satelliidi andmete põhjal
Silver Põlgaste. 2023. Tartu Ülikool.
8. Polluted clouds at air pollution hot spots help to better understand anthropogenic impacts on Earth’s climate
Heido Trofimov. 2022. Tartu Ülikool.
9. Suuremastaapse atmosfääritsirkulatsiooni mõju aastaaegade nihkumisele Läänemere piirkonnas
Sulev Tõkke. 2021. Tartu Ülikool.
10. Lühiajaliste sademete ekstreemumite kliima Eestis
Saara-Liis Lutsar. 2021. Tartu Ülikool.
11. Optical flow meetodi kasutamine parandamaks radarvaatluste ajalist lahutusvõimet
Jorma Rahu. 2018. Tartu Ülikool.
12. Sentinel-2/MSI applications for European Union Water Framework Directive reporting purposes (Sentinel-2/MSI võimalused Euroopa Liidu veepoliitika raamdirektiivi rakendusteks)
Ave Ansper. 2018. Tartu Ülikool.
13. Peamiste atmosfääri järelanalüüsimudelite pikalainelise kiirguse andmete valideerimine Läänemere regioonis
Annika Velt. 2018. Tartu Ülikool.
14. NO2 ja SO2 kontsentratsioonid Otepää linna välisõhus
Terje Tammekivi. 2018. Tallinna Tehnikaülikool.
15. Kiirguse kasutamise efektiivsuse põhimõttel töötava maismaa taimkatte primaarproduktsiooni mudeli rakendus Python’is
Mattias Rennel. 2017. Tartu Ülikool.
16. Maapinna ja vee optiliseks kaugseireks sobivate aastaaegade analüüs Eesti alal METEOSAT satelliitpilvisuse andmete põhjal
Maanus Kullamaa. 2015. Tartu Ülikool.
17. Eesti sademete ekstreemumite korduvusperioodid
Jüri Kamenik. 2015. Tartu Ülikool.
Me toetame teaduspõhist poliitikat
Koolitame poliitikakujundajaid ning viime läbi avalikke loenguid ja arutelusid, et tõsta teadlikkust kliimapoliitikast ja edendada teaduspõhist ühiskondlikku arutelu tõhusamate lahenduste kujundamiseks.
Poliitikakujundajate koolitamine (ametnikele ja otsustajatele suunatud seminarid, et tõsta teadlikkust kliimapoliitikast ning aidata kujundada tõhusamaid lahendusi)
Avalikud loengud ja arutelud (ühiskondlikud debatid ja arutelud, mis kaasavad teadlasi, ajakirjanikke ja aktiviste).
