TEEMA: Atmosfääriprotsesside dünaamiline ja statistiline modelleerimine
TEADUS- JA ARENDUSASUTUS:   Tartu Ülikool
TEADUSVALDKOND: atmosfäärifüüsika  1.4   (100%)
TEEMA KESTUS:  Algus: jaanuar 2002. a.  Lõpp: detsember 2006. a.
TEEMA JUHT: professor Hannes Tammet
Märkus: H. Tammet emeriteerub 2002. a. Nõusoleku programmi juhtimise jätkamiseks on andnud praegune TÜ külalisprofessor ja meteoroloogia korralise professori kandidaat Rein Rõõm.
Formaalne taotlus: vaata Vorm 1.

Põhjenduse üldosa: Teema üldeesmärk on atmosfääri teoreetiline ja eksperimentaalne uurimine koos numbrilise modelleerimise meetodite arendamisega rakendusteks keskkonna-, ilma- ja ilmastikuteaduste aktuaalsete probleemide lahendamisel. Uurimissuund on süntees kahest varasema sihtprogrammi alusel viljeldud suunast ja uurimistöö tugineb varasema töö tulemustele. Kavandatud uurimisgrupi tuumik koosneb varasemate teemade täitjatest. Uuele uurimissuunale aluse rajanud sihtprogrammid on  0180070s98 "Atmosfääriaerosooli füüsikalise analüüsi meetodite arendamine ja rakendamine Eesti keskkonnaseisundi uurimiseks", juht H. Tammet, ja 0060057s98 "Eesti ilmastikku kujundavad faktorid ja dünaamiline ilmaennustus", juht R. Rõõm. Programmide põhitulemused ja publikatsioonide nimekirjad on avaldatud keskkonnafüüsika instituudi evalvatsiooniaruandes ja Tartu Observatooriumi evaluatsiooniaruande väljavõttes. Mõlemad uurimisgrupid said 2001. a. Haridusministeeriumi poolt läbi viidud rahvusvahelisel evalvatsioonil hinde "excellent" (vt. väljavõtet evalvatsioonikomisjoni aruandest). Taotletav temaatika ühendab mõlema eelneva suuna tugevamad küljed, sisaldades ühelt poolt uurimitööd teoreetilise ja numbrilise atmosfääridünaamika vallas, teiselt poolt eksperimentaalseid ja teoreetilisi süvauuringuid aerosoolifüüsikas ning atmosfääri kiirgusrezhiimi uuringuid. Kahe suuna sünergia annab võimaluse alustada ka atmosfäärse saastelevi eksperimentaalset uurimist ja modelleerimist, mis omab otsest rakenduslikku väljundit Eesti keskkonnakaitsesse.

Annotatsioon: Töö eesmärk on uurida ja modelleerida atmosfääriprotsesse pidades silmas rakendusi keskkonnakaitses, meteoroloogias ja klimatoloogias. Täiustatakse atmosfääri hüdrodünaamilist teooriat ja sellele rajanevaid kõrglahutusega mittehüdrostaatilisi teoreetilisi mudeleid ning nendele tuginedes numbrilise ilmaennustuse meetodeid ja tarkvara. Luuakse eestikeskne uue põlvkonna ilmaennustusmudel ja arendatakse saastelevimudeleid. Tehakse eksperimentaalseid ja teoreetilisi alusuuringuid atmosfääriaerosooli arengumehhanismide selgitamiseks eritähelepanuga gaas-osakesed transformatsiooni ning klastrite ja nanomeeterosakeste mõõtmespektri dünaamika probleemidele. Eksperimentaaluuringute tagamiseks jätkatakse Tartu Ülikoolis loodud aerosoolimõõtmismeetodite ja tehnika arendamist. Korraldatakse atmosfääriaerosooli ja klasterioonide mõõtmisi alusuuringute tarvis ja õhukvaliteedi hindamiseks. Uuritakse Eesti kiirguskliimat, pöörates tähelepanu päikese otsekiirguse ajalis-ruumilisele dünaamikale ning ultraviolettkiirguse osale aerosoolitekkes ja seostades kiirguskliima mudeli atmosfääriaerosooli ning atmosfääri dünaamika mudelitega. Hinnatakse Eesti kliimatrende ja inimtegevuse osa kliimamuutustes. Rajatakse Eesti atmosfääri andmebaas, mis koondab meteoroloogilisi, aktinomeetrilisi ja õhusaasteseire andmeid. Andmebaasi kasutatakse dünaamiliste ilmaennustusmudelite ja saastelevimudelite testimiseks ning statistiliste mudelite koostamiseks, mis lubaks hinnata ja prognooside saastekoormusi ning terviseriske. Arendatakse internetiressursse meteoroloogiliste ja õhu-saasteandmete ning prognooside operatiivseks avalikustamiseks.

Eelarve ja taotletav finantseerimine
Teaduskollektiiv moodustub põhiosas seni sihtprogramme 0180070s98 (finantseerimine 2001. aastal 1000000 krooni) ja 0060057s98 (finantseerimine 2001. aastal 415000 krooni) täitnud töötajatest. Uue sihtprogrammi avamisel 2002. a. jaanuaris on sihtprogramm 0180070s98 kavakohaselt lõppenud ja sihtprogramm 0060057s98 lõpetatakse seoses uue teema avamisega, sest viimase programmi ülesanded lähevad täies ulatuses üle taotletava uue sihtprogrammi koosseisu.

Personalikulude arvutamisel on lähtutud Tartu Ülikoolis 2001. a. esimesel poolel kehtivatest miinimumpalkadest. Teatavasti kavatseb Tartu Ülikool 2001. a. teisel poolel teadurite miinimumpalkasid suurendada, mispuhul suureneb ka alltoodud eelarve. Teema potentsiaalsete täitjate nimekirjas on 5.5 vanemteadurit ja 9 teadurit, kulude arvutamisel on kokkuhoiu vajadust silmas pidades võetud arvesse ainult 7 teaduri ametikohta. Põhjus: teadurikandidaatidest neli on praegu kas viimase aasta doktorandid või ei tööta Eestis. Nende nelja kandidaadi vahel on kavas korraldada konkurss kahe teaduri ametikoha täitmiseks.

5.5 vanemteadurit, kuupalk 9000 kr.: 5.5*9000*12*1.33 = 790020 kr.
7 teadurit, kuupalk 6000 kr.: 7*6000*12*1.33 = 670320 kr.
4.5 insener-tehnilist töötajat, kuupalk 4000 kr.: 4.5*4000*12*1.33 = 287280 kr.
Personalikulud kokku  1747620 kr.
Teadustöö ja lähetuskulud ca 10% personalikuludest: 177380 kr.
Väikeaparatuuri kulud ca 10% personalikuludest: 175000 kr.
Kõik kavandatud kulud kokku:   2100000 kr.

Eelarvesse ei ole võetud suurte numbriliste ülesannete lahendamiseks vajaliku klasterarvuti muretsemise kulu. Kuna klasterarvuti on järk-järgult laiendatav, siis on kavas esimesel aastal muretseda tuumikaparatuur hinnaga ca 300000 krooni, milleks aga otsitakse vahendeid teistest allikatest.


Hiljem esitatud lisad:
Sihtfinantseerimise taotluse lisa 1
 

Pärast taotluse esitamist ilmunud või aktsepteeritud
publikatsioonide nimekiri

(Fikseeritud 13. septembril 2001. a. Kõik nimekirja võetud aktsepteeritud publikatsioonid on läbinud kõik toimetamisetapid kaasa arvatud autori lõppkorrektuur ja ootavad trükkimist)

A. Täismõõdulised artiklid CC-indekseeritud ajakirjades
1.Aalto P., Hämeri K., Becker E., Weber R., Salm J., Mäkelä J.M., Hoell C., O'Dowd C.D., Karlsson H., Hansson H.-C., Väkevä M., Koponen I., Buzorius G. and Kulmala M. Physical characterization of aerosol particles during nucleation events. - Tellus, 2001, 53B, 344-358.
2.Ankilov A., Baklanov A., Colhoun M., Enderle K.-H., Petersen D., Gras J., Julanov Yu., Lindner A., Lushnikov A.A., Vrtala A.E., Mavliev R., McGovern F., Mirme A., O'Connor T.C., Podzimek J., Preining O., Reischl G.P., Rudolf R., Sem G.J., Szymanski W.W., Tamm E., Wagner P.E., Winklmayr W. and Zagaynov V. Intercomparison of number concentration measurements by various aerosol particle counters. - Atmospheric Research, 2001, (in press, accepted August 2001).
3.Ankilov A., Baklanov A., Colhoun M., Enderle K.-H., Petersen D., Gras J., Julanov Yu., Lindner A., Lushnikov A.A., Vrtala A.E., Mavliev R., McGovern F., Mirme A., O'Connor T.C., Podzimek J., Preining O., Reischl G.P., Rudolf R., Sem G.J., Szymanski W.W., Tamm E., Wagner P.E., Winklmayr W. and Zagaynov V. Particle size dependent response of aerosol counters. - Atmospheric Research, 2001, (in press, accepted August 2001).
4.Israelsson S. and Tammet H. Variation of fair weather atmospheric electricity at Marsta Observatory, Sweden, 1993–1998. - Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2001, 63/16, 1693-1703.
5.Kikas Ü., Reinart A., Vaht M. and Veismann U. A case study of the impact of boundary layer aerosol size distribution on the surface UV irradiance. - Atmospheric Environment, 2001, 35, 5041-5051.
6.Penttinen P., Timonen K., Tiittanen P., Mirme A., Ruuskanen J. and Pekkanen J. Number concentration and size of particles in urban air: Effects on spirometric lung function in adult asthmatic subjects. - Environmental Health Perspectives, 2001, 109, 319-323.
7.Penttinen P., Timonen K., Tiittanen P., Mirme A., Ruuskanen J. and Pekkanen J. Ultrafine particles in urban air and respiratory health among adult asthmatics. - European Respiratory Journal, 2001, 17, 428-435.
8.Ruuskanen J., Tuch T., ten Brink H., Peters A., Khlystov A., Mirme A., Kos G., Brunekreef B., Wichmann H., Buzorius G., Vallius M., Kreyling W. and Pekkanen J. Concentrations of ultrafine, fine and PM2.5 particles in three European cities. - Atmospheric Environment, 2001, 35, 3729-3738.
9.Rõõm R., Miranda P.M.A. and Thorpe A.J. Filtered, non--hydrostatic models in pressure-related coordinates. - Quart. J. Royal Meteorol. Soc., 2001, 127, 1277-1292.
10.Tammet H., Kimmel V. and Israelsson S. Effect of atmospheric electricity on dry deposition of airborne particles from atmosphere. - Atmospheric Environment, 2001, 35, 3413-3419.
11.Tammet H., Mirme A. and Tamm E. Electrical aerosol spectrometer of Tartu University. - Atmospheric Research, 2001, (in press, accepted August 2001).
12.Vana M. and Tamm E. Propagation of atmospheric aerosol and the area of representativeness of its measurements in Baltic Sea region. - Atmospheric Environment, 2001, (in press, accepted February 2001.).


B. Retsenseeritud seeriaväljaannete erinumbrid

1.Männik A. and Rõõm R. Nonhydrostatic adiabatic kernel for HIRLAM. Part II. Anelastic, hybrid-coordinate, explicit-Eulerian model. - Hirlam Technical Report, 2001, 49, 53 pp.
2.Rõõm R. Nonhydrostatic adiabatic kernel for HIRLAM. Part I. Fundamentals of nonhydrostatic dynamics in pressure-related coordinates. - Hirlam Technical Report, 2001, 48, 25 pp.


C. Konverentsipublikatsioonid CC-indekseeritud ajakirjades

1.Hõrrak U., Salm J. and Tammet H. Diurnal variation of charged atmospheric aerosols in nucleation and Aitken mode ranges. - J. Aerosol Sci., 2001, 32, S169-S170.
2.Kikas Ü., Reinart A., Vaht M. and Tamm E. Mutual impact of UV radiation and atmospheric aerosol in a coastal area. - J. Aerosol Sci., 2001, 32, S435-S436.
3.Mirme A., Aruoja K. and Salm J. Relationships between particulate and gaseous pollution in Tartu. - J. Aerosol Sci., 2001, 32, S159-S160.
4.Mäkelä J.M., Salm J., Smirnov V.V., Koponen I., Paatero J. and Pronin A.A. Electrical charging state of fine and ultrafine particles in boreal forest air. - J. Aerosol Sci., 2001, 32, S149-S150.
5.Parts T.-E. and Luts A. Pyridinated cmpounds and the chemical composition of the natural air ions. - J. Aerosol Sci., 2001, 32, S495-S496.
6.Tamm E., Hõrrak U., Mirme A. and Vana M. On the charge distribution on atmospheric nanoparticles. - J. Aerosol Sci., 2001, 32, S347-S348.
7.Vehkamäki H., Noppel M., Napari I. and Kulmala M. Re-evaluation of parameterisations of sulphuric acid-water nucleation rates. - J. Aerosol Sci., 2001, 32, S1031-S1032.
D. Muud rahvusvahelise levikuga publikatsioonid mahuga mitte alla 4 lk.
1.Aalto P., Hämeri K., Becker E., Weber R., Salm J., Mäkelä J.M., Hoell C., O'Dowd C.D., Karlsson H., Hansson H.-C., Väkevä M., Koponen I., Buzorius G. and Kulmala M. Aerosol number and size distribution measurements during BIOFOR. - Report Series in Aerosol Science, 2000, 47, 33-41.
2.Kaasik M., Ploompuu T., Sõukand Ü. and Kaasik H.The impact of long-term air pollution to the sensitive natural ecosystems. - Proc. 7th International Conference on Environmental Science and Technology, 2001, 381 - 387.
3.Männik A. and Rõõm R. Modeling with NH HIRLAM. - HIRLAM Newsletter, 2001, 38, 162-165.
4.Noppel M., Vehkamäki H., Kulmala M. and Napari I. Binary nucleation of sulfuric acid and water vapors: Effect of hydration. - Report Series in Aerosol Science, 2001, 54, 13-16.
5.Paris P., Laan M. and Mirme A. Detection of nanometer-size particles in plasma. - Electrophysical and Thermophysical Processes in Low-Temperature Plasma, 2000, 25-28.
6.Paris P., Laan M. and Mirme A. The influence of corona discharge on aerosol spectra. - Proc. HAKONE VII, 2000, 1, 44-48.
7.Rõõm R. and Männik A. Acoustic filtration in pressure-coordinate models. Basic concepts and applications in nonhydrostatic modeling. - IUTAM Symposium on Advances in Mathematical Modelling of Atmosphere and Ocean Dynamics: Kluwer Academic Publishers, 2001, 221-226.
8.Rõõm R. and Männik A. Semi-implicit Eulerian version of nonhydrostatic HIRLAM. - HIRLAM Newsletter, 2001, 38, 156-161.

Sihtfinantseerimise taotluse lisa 2
Täiendav avaldus
Sihtfinantseerimise taotlusele lisatud kulude kalkulatsioon on koostatud lähtudes Tartu Ülikoolis 2001. a. esimesel poolel kehtivatest miinimumpalkadest. Pärast taotluse esitamist tegi Tartu Ülikool teatavaks teadurite uued miinimumpalgad, mis kehtivad alates 2001. a. septembrist. Miinimumpalkade tõus muudab koos taotlusega esitatud kalkulatsiooni ekslikuks. Selletõttu esitan täiendavalt parandatud kalkulatsiooni, milles kõik palganumbrid võrduvad Tartu Ülikooli uute miinimumpalkadega:

5.5 vanemteadurit, kuupalk 11250 kr.: 5.5*11250*12*1.33 = 987525 kr.
7 teadurit, kuupalk 7500 kr.: 7*7500*12*1.33 = 837900 kr.
4.5 insener-tehnilist töötajat, kuupalk 4800 kr.: 4.5*4800*12*1.33 = 344736 kr.
Personalikulud kokku  2170161 kr.
Teadustöö ja lähetuskulud (algsest plaanist vähem): 154839 kr.
Väikeaparatuuri kulud (algse plaaniga võrdselt) : 175000 kr.
Kõik kavandatud kulud kokku:   2500000 kr.

Parandatud kalkulatsioon sunniks küsima finantseerimist 2002. aastaks esialgu kavandatud 2100000 krooni asemel 2500000 krooni. Kui suurendatud taotluse rahuldamine pole võimalik, siis palun seda teema juhile aegsasti teatada, sest vastasel korral pole võimalik koosseisu aegsasti koondada ja vältida koondamistasude maksmise kohustust.