Õpetamine

Õpetame keskkonnafüüsika üldkursusi ning atmosfääri ning kliimateadustega seotud aineid nii füüsikutele kui ka erinevatele keskkonna valdkonna üliõpilastele.

Meie loetavad õppeained Tartu Ülikoolis:

• Atmosfääri- ja kliimateadused 

Kursus tutvustab atmosfääris ning kogu kliimasüsteemis aset leidvaid põhilisi füüsikalisi ning keemilisi protsesse ja nende protsesside omavahelisi seoseid, nende kirjeldamiseks kasutatavat matemaatilist aparaati ning nende mõõtmiseks kasutatavaid meetodeid.

• Keskkonnafüüsika projekt

Praktiline kursus keskkonnafüüsikas, kursuse raames läbi viidav projekt keskendub ühele teaduslikult aktuaalsele keskkonnafüüsika probleemile. Projekti võib täita individuaalselt või rühmatööna. Juhendaja  ja projekti teema valitakse lähtuvalt üliõpilase huvist ja lõputöö teemast.

• Atmosfääriteadused edasijõudnutele

Praktiline kursus atmosfääriteaduse kaasaegsetest probleemidest ning nende lahendustest. Kursusel käsitletakse atmosfääri koostise ning kliima uurimisel kastutatavaid mõõtmis- ja modelleerimismeetodeid. Kursuse läbimiseks tuleb sooritada 8 praktilist tööd ning koostada aruanne. 

• Merefüüsika

Loengukursus annab esmase ülevaate Maailmamerest selle tähtsusest, avastamisloost, mikro- ja  makrofüüsikalisest struktuurist, liikumisvõrrandist. Käsitletakse Läänemere erilisust (väike veevahetus,   riimveesi, suur reostuskoormus).

• Keskkonnaseire füüsikalised alused

Sissejuhatav kursus, mille eesmärk on anda ülevaade maa-, õhu- ja veekeskkonna seisundi seire füüsikalistest alustest, meetoditest ja tehnoloogiatest, kaasnevast andmehõive meetodikast ning sellel rajanevatest looduskeskkonna seisundi modelleerimise meetodeist. Käsitlemist leiavad: Seires mõõdetavad ja registreeritavad keskkonna füüsikalised parameetrid. Mõõtmisvahendid. Kontakt- ja  kaugseire tehnoloogia. Andmehõive tehnoloogia. Keskkonnaseisundi füüsikalis-matemaatilised mudelid.

• Kliima ja poliitika

Maa kliimasüsteem. Kiirgusbilanss, soojusbilanss. Atmosfääri soojusmasin. Aastatevaheline muutlikkus kliimasüsteemis. Kliima matemaatiline modelleerimine. Kliimamuutused ja tuleviku kliima. Kasvuhoonegaaside inventuur. Kliimamuutuse mõjud keskkonnale. Rahvusvaheline kliimapoliitika. Kyoto  mehhanismid. Rahvuslik kliimapoliitika. Kliimamuutuse pehmendamine.

• Rakenduslik hüdrodünaamika

Hüdrodünaamika kirjeldab vedelike ja gaaside liikumist ja on osa teoreetilisest mehhaanikast. Vedelikke  ja gaase käsitletakse kui pidevaid voolavaid keskkondi, võrrandites ei kajastu aine molekulaarne  struktuur. Küll aga kasutatakse aine molekulaarset ehitust vedeliku või gaasi mõnede omaduste, näiteks sisehõõrdeteguri, selgitamiseks. Loengukursuses on vaatluse all lihtsaid hüdrodünaamikateadmisi  nõudvad igapäevaelu probleemid: hoonete katuste tuulekahjustused, kõrgemate korruste veevarustus,  purskamis-, kastmis- ja ümbervalamisülesanded, vererõhu mõõtmine.  Atmosfääri- ja merefüüsika  rakendusi silmas pidades käsitletakse tsüklonaalset ja antitsüklonaalset liikumist ja mõnede hoovuste  kujunemist, aga samuti turbulentset liikumist.

• Keskkonnafüüsika alused I

Loengursus füüsikaliste mõõtmiste alustest, mehhaanikast ja hüdrostaatikast pidades silmas erinevate  keskkondade (atmosfäär, veekogud, elusorganismid) füüsikalist kirjeldamist.

• Keskkonnafüüsika alused II

Üldfüüsika kursus mehhaanilistest võnkumistest ja lainetest ning molekulaarfüüsikast ja  termodünaamikast rakendatuna loodus- ja tehiskeskkondadele (atmosfäär, veekogud, elusorganismid,  rajatised).

• Meteoroloogia praktikum

Praktiline kursus meteoroloogilistest mõõtmistest. Tutvutakse õhu temperatuuri, rõhu, niiskuse, tuule, sademete ning kiirguse mõõteriistade ehituse ja kasutamisega. Õpitakse tundma esmase  meteoroloogilise andmetöötluse meetodeid.

• Õhu saasteseire korraldamine

​​​​​​Loengukursus annab ülevaate õhusaaste tekkimise, klassifitseerimise ja piiramise vahendite kohta;  käsitleb saaste leviku protsesse atmosfääris, saastelevi modelleerimist; kirjeldab peamisi õhusaaste  mõõtemeetodeid; annab alused otstarbeka seireprogrammi loomiseks.

• Meteoroloogia ja klimatoloogia alused

On sissejuhatavaks kursuseks meteoroloogia ja klimatoloogia süvendatud õppimisel. Antakse ülevaade atmosfääri ehitusest ja koostisest. Kirjeldatakse  soojusülekande protsesse atmosfääris ning temperatuurivälja ajalist ja ruumilist kujunemist. Tutvustatakse kiirgusseadusi ning kiirguslikke protsesse ning optilisi nähtusi atmosfääris. Käsitletakse vee faasiüleminekutega kaasnevaid nähtusi atmosfääris:  kaste, udu, pilved, sademed. Uuritakse atmosfääri stratifikatsiooni. Vaadeldakse atmosfääri  tsirkulatsiooni peamisi mehhanisme ja nende osa kliima kujunemisel. Kirjeldatakse aluspinna erisuste  mõju üldkliima ja mikrokliima kujundajana, peamisi kliima klassifikatsioone ja kliimatüüpe maakeral ning  maakera kliima pikaajalisi muutusi.

• Globaalfüüsika

Antakse ülevaade olulisematest geofüüsikalistest ja kosmilistest objektidest, nende uurimise  füüsikalistest meetoditest, nende tekke ja arengu füüsikast. Detailsemalt käsitletakse Maa sisemuse,  atmosfääri ja Maailmamere füüsikalisi omadusi ja keemilist koostist. Kosmilistest objektidest vaadeldakse lähemalt Päikest ja Päikesesüsteemi komponente, käsitletakse  tähtede parameetreid ja arengufaase, meie Galaktika, teiste galaktikate ning Universumi struktuuri ja arengut. Tutvustatakse kosmoloogia aluseid, tuuakse välja globaalfüüsika seosed teiste  füüsikakursustega.

• Keskkonna modelleerimise alused

Aine raames antakse ülevaade matemaatilise modelleerimise olemusest ja põhimeetoditest.  Tutvustatakse diferentsiaalvõrrandi komponente ja koostamise aluseid. Käsitletakse süsteemi tasakaalu  ja stabiilsuse mõisteid, õpitakse tasakaaluolekuid (ja ühekomponendilise süsteemi puhul ka nende  stabiilsust) analüütiliselt hindama. Õpitakse modelleerimist maatriksarvutuse meetoditega.  Arvutipraktikumides õpitakse loengutes käsitletud süsteeme numbriliselt modelleerima. Käsitletakse põhilisi rakendusi reoveepuhastusprotsesside, pinnases toimuvate protsesside,  atmosfäärisaaste ning ökotehnoloogiliste protsesside modelleerimisel.

• Mõõtmistulemuste töötlemine

Tutvutakse tõenäosusteooria põhimõistetega, käsitletakse looduses ja täppisteaduses sagedamini  esinevate juhuslike suuruste jaotusseadusi ning omandatakse juhuslike andmete statistilise analüüsi meetodeid. Antakse ülevaade mõõtemääramatustest ja nende põhjendamisest tõenäosusteooria vahenditega.

• Andmetöötlus ja teadusarvutused

Aine koosneb kahest osast. Esimeses neist toimuvad loengud, mille käigus antakse ülevaade  olulisematest teadusarvutusülesannetest, lahendusalgoritmidest ning arvutusmeetoditest. Tutvustatakse teadusarvutusklastrite (HPC) ja pilvekeskkondade põhilisi omadusi. Detailsemalt käsitletakse levinumaid/kättesaadavamaid tarkvaraprogramme ja teeke suuremahuliste andmete töötluseks ja visualiseerimiseks. Teine aine osa toimub probleemipõhise õppe vormis, kus mõneüliõpilaselised rühmad lahendavad  tegelikke teadusprobleeme kirjutades lihtsamaid programme teadusarvutuslike ülesannete  lahendamiseks ning kasutades levinumaid/kättesaadavamaid tarkvaraprogramme ja teeke  suuremahuliste andmete töötluseks ja visualiseerimiseks. Kursus lõppeb ettekandeseminariga, kus  rühmad esitavad ning analüüsivad oma projekti tulemusi.