Biometeorology Lab
Projektid
Käimasolevad projektid |
| Naerugaasi (N2O) bilanss turbamaadel- protsessidest ökosüsteemse üldistuseni Dilämmastikoksiid (N2O) on võimas kasvuhoonegaas ja ohtlik stratosfääri O3 kahandav gaas. Turbamaadepõllumajanduslik ja metsanduslik kasutus on peamised N2O heitkoguste allikad. Ekstreemsed kliimanähtused võivad heitkoguseid suurendada, kuid teadmised nende mõjust on piiratud. N2O on mitmesuguste mullaprotsesside, sealhulgas denitrifikatsiooni, nitrifikatsiooni ja vähem uuritud mehhanismide produkt. N2O emissiooniallikate ja erinevate lähteprotsesside osakaalu määramine on endiselt suur väljakutse. Seejuures on mikroobsetel protsessidel võtmeroll. Puuvõrade ning puutüvede osakaal soometsade N2O bilansis on praegu teadmata. Uudsed meetodid N2O voo mõõtmiseks ökosüsteemi erinevates osades (muld, taimkate) koos kaugseiremeetoditega võimaldavad täpsemalt hinnata turbaaladel N2O voogusid pikaajalises perspektiivis lokaalsest globaalse tasandini. Projekti murranguline olemus seisneb uuenduslike meetodite (isotoopanalüüs, mulla mikroorganismide metagenoomika) integreeritud kasutamises, mis võib olla teedrajavaks N2O voogude modelleerimisel ning hindamisekserinevates ruumilistes PeatlandN2O projekti eesmärkideks on: (1) määrata kiiresti muutuvate keskkonnategurite (mullaniiskus, külmumis-sulamistsüklid, muutused puuvõrades) mõjuN2O emissioonile, eeskätt võtmekohtades (hot spots) ja tipphetkedel (hot moments); (2) eristada ja kvantifitseerida peamised N2O tootmis- ja tarbimisprotsessid, kasutades märgistatud lämmastik-isotopolooge ja mikrobioomi struktuur; (3) integreerida labori- ja välikatsete tulemused ja uudsete mõõtmistehnikate (automaatkambrid, laser-analüsaatorid, turbulentse õhuvoo ehk eddy covariance meetodi seadmed ja tornid, võraprofiili analüüs) loodavasse PEATN2O mudelisse, mis võimaldab N2O voogude ja nendega seotud keskkonnategurite analüüsi abil prognoosida N2O heitkoguseid eeskätt emissiooni võtmekohtades ning tipphetkedel; (4) ajakohastada IPCC heitetegureid ja sobivaid maakasutusstrateegiaid, vähendamaks N2O heitkoguseid turbaaladel, võttes arvesse ka teiste kasvuhoonegaaside (süsihappegaasi ja metaani) toimet; (5) ennustada N2O heitkoguste ülemaailmset jaotumist vastavalt maakasutuse ja kliimamuutuste stsenaariumidele 100-aastases perspektiivis. Vastutav täitja: Ülo Mander Projektis osalejad: Kaido Soosaar, Hanna Vahter Rahastaja: Euroopa Komisjon Kestvus: 01.09.2023–31.08.2028 |
| Teadusuuring jääksoode KHG bilansist võrdluses kasutuses olevate tootmisaladega ning kõrgemal tasemel metoodika väljatöötamine selle inventuuris raporteerimiseks Uuringu raames koondatakse kasvuhoonegaaside (KHG) inventuuri mõistes märgala kategooriasse kuuluvate turbatootmisalade, sh korrastatud turbatootmisalade varasemate uuringute KHG voogude avalikud andmestikud, viiakse läbi täiendavad KHG voogude mõõtmised korrastatud ja isetaastunud endistel tootmisaladel korrastamisjärgse taastumise ja gaasivoo dünaamika hindamiseks ning KHG voo modelleerimiseks ja täpsustakse eriheitemäära mõõtes KHG vooge vastavalt tootmisaladel turba lagunemisastmele ning järgides turba kaevandamise tootmistsüklit. Koondatud andmebaaside ja täiendavalt kogutud andmete alusel töötatakse KHG inventuuri mõistes märgala kategooriasse kuuluvate turbatootmisalade, sh korrastatud turbatootmisalade KHG heite hindamise metoodika Tier 3 tasandil, koostatakse juhendmaterjal ja kava veetaseme ning teiste KHG (CO2, CH4 ja N2O) voogude modelleerimiseks vajalike tegurite edasiseks seireks. Vastutav täitja: Ain Kull Projektis osalejad: Kaido Soosaar Rahastaja: Kliimaministeerium Kestvus: 26.11.2024–14.02.2028 |
| Mullaseened põllumajandusmaastikes Terve muld on strateegiline loodusvara. Roheleppe, Talust Taldrikule strateegia, ÜRO Säästva Arengu Eesmärkide ning globaalsete väljakutsete valguses on vaja: (1) hinnata ja modelleerida mullaelustikku põllumajandusmaastikes; (2) mõista põllumuldade elustiku toimimist erineva keerukusega maastikes; (3) kaasata mullaelustiku tähendus inimrühmadele, kes on rohepöördes enim kaasatud ning mõjutatud, elurikkuse-põhistes majandamisjuhistes. Keskendudes mullaelustiku kesksele rühmale—taimedele kasulikele arbuskulaar-mükoriissetele krohmseentele, modelleeritakse nende levik Eestis sõltuvalt maastiku keerukusest; selgitatakse krohmseente rollid mulla N2O emissioonides ja N-ringes; ning kaasatakse talunikud eluslaborite praktikakogukondades kaasloojate ning kaasteavitajatena. Luuakse kohalikke tingimusi arvestavad tõenduspõhised mullaelustiku majandamise juhised, eesmärgiga säilitada nii elurikkus kui põllumajanduse saagikus. Vastutav täitja: Maarja ÖpikProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Märgalade taastamine tulevikuks Märgalad katavad 5-8% maailma maismaast ja neil on suur süsiniku sidumise võime. Terved märgalad akumuleerivad tõhusalt süsinikku. ELi eesmärk on vähendada kasvuhoonegaaside heitkoguseid 2030. aastaks vähemalt 55%. See eesmärk nõuab uusi kasvuhoonegaaside vähendamise meetmeid kõigis sektorites, sealhulgas LULUCF-sektoris, kus märgalad kui süsinikurikkad ökosüsteemid saavad tõhusalt kaasa aidata nii ELi kliimaeesmärkide saavutamisele kui ka bioloogilise mitmekesisuse strateegiale. Projekti raames on kavas edendada georuumilist teadmistebaasi Euroopa märgalade, nende kasutamise ja degradeerumise kohta. Samuti rakendatakse koosloome lähenemisviisi, et välja töötada sobivad töömeetodid ja leida viise mitme eesmärgi integreerimiseks, mis toetaksid kaasavamaid, kogukonnapõhisemaid lähenemisviise märgalade taastamisel. Projektis hinnatakse märgalade taastamise ühiskondlikku mõju, eriti bioloogilist mitmekesisust ja ökosüsteemiteenuste hüvesid, ja erinevate taastamismeetodite kulusid ja heaolu mõju kohalikul, riiklikul ja ELi tasandil. Vastutav täitja: Kaido SoosaarProjektis osalejad: Kaido Soosaar, Alar Teemusk, Reti Ranniku, Thomas Schindler, Muhammad Kamil Sardar Ali |
| Jääksoode metsastamise mõju ökosüsteemi süsiniku- ja lämmastikubilansile Mahajäänud turbakaevanduse alad (jääksood) on olulised kasvuhoonegaaside (KHG) ning ökosüsteemi süsiniku- ja lämmastikukadude allikad. Jääksoode metsastamine on üks olulisemaid KHG emissioonide ning C ja N bilansi reguleerimise meetmeid. Käesoleva projekti eesmärkideks on: (1) selgitada jääksoode taastamise parimad variandid C sidumise aspektist järgmiste metsakultuuride abil: männik, kaasik, sanglepik/hall-lepik; (2) hinnata mulla füüsikalis-keemiliste parameetrite mõju C sidumisele, CO2, N2O ja CH4 lendumisele; (3) hinnata veerežiimi ning teiste keskkonnatingimuste mõju koosluste produktiivsusele, C ja N ringele ning koostada C ja N bilansid; (4) selgitada keskkonnatingimuste mõju CH4 ja N2O bilansi võtmeprotsesse kontrollivatele funktsionaalsetele geenidele ning olulisematele neis protsessides osalevatele mikroorganismidele; (5) hinnata erivanuseliste metsakultuuride mõju jääksoode C ja N bilansile; (6) hinnata veerežiimi kõikumise mõju kasvuhoonegaaside emissioonile; (7) töötada välja parimad praktikad metsastatud jääksoode majandamiseks maksimeerimaks süsiniku sidumist ja vähendamaks KHG emissiooni. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Alar Teemusk, Kaido Soosaar, Reti Ranniku, Thomas Schindler |
| Soometsade uurimise Living Labs (LiWeFor) LiWeFori põhieesmärk on luua ja arendada ülemaailmne Living Labsi võrgustik soometsade uuringuteks ning vastavasisulise hariduse edendamiseks. Projekti juhtivaks organisatsiooniks on Tartu Ülikool, osalevad ka eriala juhtivad teadlased Helsingi Ülikoolist ja Karlsruhe Tehnoloogiainstituudist. Kaasatud ka soometsade uurijad Peruust ja Malaisiast, kuhu korraldatakse kokku neli ühisekspeditsiooni. Need hõlmavad nii soometsade süsiniku – ja lämmastikubilansi mõõtmisi vastavates välijaamades, samuti seminare kohalike teadlaste, spetsialistide ja üliõpilastega. Kavas on ka hübriidsed (füüsilise osaluse ja videosilla vahendusel toimuvad) seminarid nii Tartu, Helsingi ja Karlsruhe teadlaste vahel, samuti on osa seminaridest suunitletud Peruu ja Malaisia uurijatele ja üliõpilastele. LiWeFor kui teadus- ja haridusprojekt võimaldab tipptasemel Soome ja Saksamaa teadlaste abiga tõsta Eesti ekspertide oskuste taset, samuti kaasata üliõpilasi ning kohalikke organisatsioone soometsade kui olulise maismaa süsinikuvaramu uurimisse ja lahenduste leidmisele nende ökosüsteemide jätkusuutlikuks ja süsinikuneutraalseks majandamiseks. Olulisteks ülesanneteks on: 1) teadmiste ja kogemuste lõhe kaotamine doonorite (Helsingi ja Karlsruhe teadlased ) ja vastuvõtja (Tartu Ülikooli teadlased) vahel, 2) süsiniku ja toitainete käitlemise strateegiate loomine parasvöötme ja troopiliste märgalametsade jaoks, millesse kaasatakse ka sidusrühmad ja poliitikud, 3) soometsade kasvuhoonegaaside mõõtmistulemuste ja oluliste keskkonnategurite avatud andmepanga loomine, 4) aluse loomine Living Labsi kui märgalametsade uurimis- ja haridusalase integratsiooni vormi ülemaailmseks levikuks. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Kaido Soosaar, Reti Ranniku |
| Eesti Keskkonnaobservatoorium Eesti Keskkonnaobservatoorium on Eesti ülikoolide ühiselt arendatav keskkonnauuringute eksperimentaaljaamade võrgustik, mis katab integreeritult keskkonnauuringute kolme teadussuunda: 1) atmosfääri-, ja kliimauuringud, 2) bioloogilise mitmekesisuse uuringud, 3) merekeskkonna uuringud. Eksperimentaaljaamade võrgustik on ühtne geograafilis-klimaatiliselt integreeritud välilaborite ja automaatjaamade süsteem. Eesti Keskkonnaobservatoorium hõlmab vaatluste ja eksperimentaalsete uuringutega nii elusloodust kui ka füüsilise keskkonna seisundit ning selle muutusi. Taristu oluliseks osaks on Järvseljal asuv mõõtmis- ja eksperimentaaljaamade klaster, mis koosneb SMEAR jaamast (atmosfääri-biosfääri vastasmõju uurimisjaam koos mastide, aerosoolide välilabori ja kiirgusradiomeetriga), Rõka FAHM eksperimendist (metsaökosüsteemi õhuniiskusega manipuleerimise katseala) ning Soontaga metsaökosüsteemi mõõtejaamast. Soome lahes paikneb meteoroloogilise aparatuuriga varustatud mereuuringute püsijaam. Vastutav täitja: Leho AinsaarProjektis osalejad: Anto Raig, Kaido Soosaar |
| Eesti kuivendatud metsamaa turvasmuldade heite ja süsinikuvaru dünaamika täpsem hindamine riiklikus kasvuhoonegaaside inventuuris Töö eesmärk on töötada välja Eesti tingimustesse sobiv riigispetsiifiline emissioonifaktor kasvuhoonegaaside heitkoguste hindamiseks kuivendatud siirdesoo (kuusik, männik, kaasik) ja -raba (männik) baasil tekkinud kõdusoo turvasmuldadest. Vastutav täitja: Kaido SoosaarProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Kasvuhoonegaaside (KHG) mõõtmised põldkatse mullast Projektis uuritakse põllumajanduses kalandusjäätmetest toodetud väetiste kasutamisel tekkivaid kasvuhoonegaaside (CH4, N2O ja CO2) voogusid. Vastutav täitja: Kaido SoosaarProjektis osalejad: Kaido Soosaar, Thomas Schindler, Hanna Vahter |
| Ammendatud turbamaardlate veerežiimi taastamise kompleksuuringu metoodika väljatöötamine ja uuringu läbiviimine Sügava kuivenduse, ulatuslikult kõikuva veetaseme, kõrge pinnatemperatuuri ja mitmete teiste ebasoodsate tingimuste tõttu on jääksoode, eriti freesturbaväljade, spontaanne taimestumine väga aeglane ja ettearvamatu protsess. Kavandatud projekti eesmärgiks on välja selgitada, millistel jääksoo osadel ning kuidas on võimalik soodustada taimestumist vaid niiskustingimuste muutmisega ning millistes jääksoo osades ja kuidas seda teha aktiivsete jääksoo korrastamismeetodite, sh turbasamblafragmentide külvamisega. Selgitatakse välja taimestumise edukust (pindalaliselt ja liigiliselt) määravad peamised keskkonnategurid (mullakeemia, lahustunud kujul toitained turbavees, temperatuur, niiskus, mikroreljeef jt.). Veerežiimi taastamisel eeldatakse lahustunud orgaanilise aine (DOC) ärakande kahanemist, kuid sõltuvalt ilmastikust ja veetaseme stabiliseerimise õnnestumisest korrastataval alal võib DOC ärakanne olla kõrge. DOC on oluline komponent nii süsinikubilansis kui ka hea indikaator mineraliseerumisprotsessi kirjeldajana, mille käigus muutuvad liikuvaks ka teised toitained (N, P, K, Mg, S) ja võivad väljavoolu kaudu mõjutada valgla teisi veekogumeid. Jääksoode taassoostumise suunalisel korrastamisel on oluliseks funktsionaalseks tunnuseks ala süsinikuakumulatsioonivõime taastumine, mille hindamiseks on vajalik kasvuhoonegaaside (CO2, CH4 ja N2O) mõõtmine. Puistuga kaetud jääksoodes annab looduslikule rabale iseloomuliku keskkonna taastumisest märku puurinde muutuse hindamine dendrokronoloogilisel meetodil. Ulatuslike freesturbaalade taimestumise ja keskkonnatingimuste vahetu maapealne seire on väga aeganõudev, töömahukas ja kulukas. Samuti puudub võimalus hinnata eelnevat taimestumise ning keskkonnatingimuste dünaamikat. Arengud droonidel ja satelliitidel kasutatavate sensorite osas võimaldavad nüüd piisava täpsusega hinnata mitmeid olulisi keskkonnaparameetreid (nt. maapinna temperatuur, niiskus) ning maapinna taimedega kaetust (satelliidipiltidega ka ajas tagasiulatuvalt), kahandades vajalikku välitööde mahtu maapealsel seirel. Vastutav täitja: Ain KullProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Toitainerikaste turvasmuldade kliimamuutuste leevendamise meetmete potentsiaali selgitamine Baltimaades ja Soomes Projekti eesmärk on näidata kliimamuutuste leevendamiseks erinevaid võimalusi turvasmuldade majandamisel. Projekt keskendub KHG heidete vähendamise ja süsiniku sidumise potentsiaali uurimisele ja selgitamisele toitainerikaste turvasmuldade majandamisel, samuti kliimamuutuste leevendamismeetmete hindamise ja rakendamise raamistiku väljatöötamisele ning maakasutuse ja kliimapoliitika planeerimist teaduslikult usaldusväärsetel andmetel põhinevalt Baltimaades (Eestis, Lätis ja Leedus), Soomes ja Saksamaal. Vastutav täitja: Kaido SoosaarProjektis osalejad: Alar Teemusk, Mae Uri, Muhammad Kamil Sardar Ali, Thomas Schindler |
| Valikraiete mõju metsaökosüsteemi süsinikubilansile ja majanduslikud aspektid Projekti põhifookuses on nii ökoloogiline (st. mõju C ringele) kui ka ökonoomiline hinnang valikraiete kohta Eestis. Projekti peamiseks eesmärgiks on hinnata valikraiete nii vahetut kui ka pikemaajalist (kuni 15 a.) mõju metsaökosüsteemi C ringele ja varudele, hinnata ökosüsteemi peamisi C sisend- ja väljundvooge kolmes erinevas katsevariandis (valikraied, kontroll ja lageraie), koostada saadud tulemuste põhjal C bilansid, mille alusel selgitada erinevate majandamismeetodite vahetut mõju puistute C sidumisele. Samuti hinnata valikraide järgse metsa tagavara ja produktsiooni ning tuginedes saadud tulemustele ning varasematele uuringutele modelleerida puistute juurdekasvu- ja C sidumise dünaamikat võrdluses valikraie versus lageraie kuni 15 a. ajaperspektiivis. Lisaks koostatud C bilansse valideerida samaaegsete turbulentsete õhuvoogude mõõtmistega (EC meetod) ning anda EC tulemuste põhjal valikraiealade C bilanssidele relevantne vea hinnang. Vastutav täitja: Kaido SoosaarProjektis osalejad: Kaido Soosaar, Alisa Krasnova, Thomas Schindler |
| Turbamaade N2O bilanss – protsessidest globaalse üldistuseni (N2OPEAT) Taotluse eesmärgiks on parandada ERC Advance projekti, mis läbis 2021.a. hindamisel esimese vooru, aga jäi teises voorus napilt raghastamiskünnisest allapoole. Parandatud projekt esitakse uuesti 2022.a. taotluste voorus. Projekti eesmärgiks on hinnata ohtliku kasvuhoonegaasi ning osoonikihi hävitaja dilämmastikoksiidi ehk naerugaasi (N2O) emissioonide väärtusi soomuldadest nii lokaalses ja regionaalses kui ka globaalses ulatuses. Enim naerugaasi lendub kuivendatud ja intensiivselt haritud lämmmastikurikastest soomuldest troopikas. ERC projekti parandamiseks kavatsetakse täiendavate andmepankade kasutamist, alternatiivsete uurimismeetodite rakendamist ja ühinemist N2O globaalse andmebaasi koostajatega, samuti läbirääkimisi ja vastavat ettevalmistust. Kavas on troopika uue uurimisjaama lülitamine olemasolevate hulka, mis eeldab rekognoosuurimist. Vajalik on Eesti uurimisjaamade täiendamine, kaugseire andmete rakendamisvõimaluste selgitamine ja vastavate mudelite ettevalmistus. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Kaido Soosaar, Reti Ranniku, Muhammad Kamil Sardar Ali |
Lõpetatud projektid |
| Kasvuhoonegaaside vood märgalades lokaalsest globaalseni – kliima soojenemise ja maakasutuse mõju Käesoleva projekti peamiseks eesmärgiks on süvendada teadmisi peamiste kasvuhoonegaaside (KHG) CO2, CH4 ja N2O voogude dünaamikast sõltuvalt kliima ja maakasutuse muutustest ning prognoosida trende kohanemisstrateegiate tarvis. Analüüsitakse keskkonnatingimuste, taimekoosluste ning mulla mikroorganismide rolli kasvuhoonegaaside heitedünaamikas soo- ja gleimuldadel erinevatel ruumilistel skaaladel – lokaalsel (uurimisalad), regionaalsel (Läänemere piirkond) ja globaalsel tasandil. Teaduslike avaandmete, töörühma olemasolevate ning pidevalt uuenevate andmebaaside põhjal arendatakse protsessi- ja üleminekufunktsiooni põhiseid mudeleid keskkonnatingimuste ja mikrobioloogiliste näitajate alusel prognoosimaks muutusi KHG emissioonides muutuvates ekstreemsetes kliimatingimustes (põuad, üleujutused). Saadud tulemusi kasutatakse jätkusuutliku majandamise ja KHG lendumise leevendamise abinõude, samuti kohanemisstrateegiate väljatöötamiseks erinevate kliimastsenaariumide põhjal. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Kaido Soosaar, Alar Teemusk, Mae Uri, Reti Ranniku, Hanna Vahter, Anto Raig |
| Globaalmuutuste ökoloogia looduslikes ja põllumajanduskooslustes (TK131) EcolChange on sünergiline eksperitiisivõrgustik, mis töötab välja globaalseid ja lokaalseid stsenaariume maismaa ökosüsteemides aset leidvate globaalmuutuste kohta. Tippkeskuse uurimissuunad on: – ökosüsteemi funktsioonide, elurikkuse ja kohanemisvõime integreeritud uuringud; – makroökoloogiliste andmemassiivide lõimimine geneetiliste uuringute ja eksperimentaalse lähenemisega; – ökoloogiliste teadmiste kaasamine globaalmuutustega kohanemise põhimõtetesse ökosüsteemi jätkusuutlikul majandamisel; – ökoloogiliselt säästliku majanduse tugevdamine metsanduses ja põllumajanduses nutika regionaalplaneeringu abil: funktionaalselt mitmekesised metsad, tulevikukliimasse sobivad taimesordid, uudsed teraviljad ja säästlik toitaineringlus. Vastutav täitja: Martin ZobelProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Orgaaniliste muldade naerugaasi bilansi hindamine lokaalsest globaalse tasandini (N2ORG) Taotluse eesmärgiks on parandada ERC Advance projekti, mis läbis 2018.a. hindamisel esimese vooru (B1), aga ei saanud teises voorus rahastamiseks piisavalt punkte. Parandatud projekt esitakse uuesti 2019.a. taotluste voorus. Projekti eesmärgiks on hinnata ohtliku kasvuhoonegaasi ning osoonikihi hävitaja dilämmastikoksiidi ehk naerugaasi (N2O) emissioonide väärtusi soomuldadest nii lokaalses ja regionaalses kui ka globaalses ulatuses. Enim naerugaasi lendub kuivendatud ja intensiivselt haritud lämmmastikurikastest soomuldest troopikas. ERC projekti parandamiseks kavatsetakse täiendavate andmepankade kasutamist, alternatiivsete uurimismeetodite rakendamist ja ühinemist N2O globaale andmebaasi koostajatega, samuti läbirääkimisi ja vastavat ettevalmistust. Kavas on troopika uue uurimisjaama lülitamine olemasolevate hulka, mis eeldab rekognoosuurimist. Vajalik on Eesti uurimisjaamade täiendamine, kaugseire andmete rakendamisvõimaluste selgitamine ja vastavate mudelite ettevalmistus. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Kaido Soosaar, Thomas Schindler, Alisa Krasnova, Alar Teemusk |
| Globaalne soojenemine ja maastike aineringe. Maastike struktuuri ja funktsioonide muutused seoses globaalse kliima soojenemise ja inimtegevusega ning aineringe modelleerimine ja ökotehnoloogiline reguleerimine Projekt keskendub Eesti maastike ajalis-ruumilisele dünaamikale ning sellega seotud looduslikest ja antropogeensetest teguritest põhjustatud aineringete muutuse analüüsile. Selle mitmetasandilise hierarhilise uurimistöö eesmärgid on: (1) analüüsida Arktika kliima muutuste mõju Eesti ja Balti regiooni kliimale, ökosüsteemidele ja maastikele; (2) uurida muutusi kultuurmaastikes ning välja töötada optimaalsed mudelid ja otsustust toetavad süsteemid maastike ja ökosüsteemide haldamiseks; (3) analüüsida kliimamuutuste ja inimtegevuse mõju aineringetele erinevates maastikes, tuginedes kõige kaasaegsemate uurimismeetoditega saadud tulemustele (mulla metagenoomika, turbulentse gaasivoo analüüs); (4) välja töötada meetmed ainevoogude paremaks reguleerimiseks tõhusamate keskkonnatehnoloogiliste lahenduste (uute filtermaterjalide- ja optimaalse voolurežiimiga tehismärgalad reovee puhastamiseks) kaudu. Ruumiliste andmete analüüsiks rakendatakse töörühma poolt välja töötatud uusi meetodeid. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Sihtasutus Eesti Teadusagentuur |
| Raiete mõju metsade süsinikuringele Vastutav täitja: Krista Lõhmus Projektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Keskkonnamuutustele kohanemise tippkeskus Ökosüsteemidel on suur võime keskkonnamuutustega kohanemiseks, kuid üldjuhul seda kliimamuutuste mõju ennustamisel ei arvestata. Mõistmaks parasvöötme ökosüsteemide vastuseid globaalsetele kliimamuutustele, moodustavad viis kõrgetasemelist uurimisrühma kolmest Eesti peamisest ülikoolist interdistsiplinaarse Eesti Teaduse Teekaardi objektiga ”Eesti Keskkonnaobservatoorium” seotud tippkeskuse (TK). Keskkonnakaitse valik lähtub Majanduskeskkonna arendamise rakenduskava ja TA strateegia Teadmistepõhine Eesti prioriteetidest. TK eesmärk on tipptasemel jätkusuutliku teadustööga lõimuda rahvusvahelisse teadusruumi ning luua kõrgetasemelises uurimiskeskkonnas tingimused noorteadlaste efektiivseks ettevalmistamiseks. Kavandatud eksperimentaalne ja matemaatilistel mudelitel baseeruv teadustöö võimaldab molekulaarsete stressimehhanismide leidmise läbi ennustada kvantitatiivselt ökosüsteemivastuseid globaalmuutustele. Uurimistulemused on aluseks Eesti loodusressursside jätkusuutlikul majandamisel. Vastutav täitja: Ülo NiinemetsProjektis osalejad: Alisa Krasnova, Kaido Soosaar |
| Eesti Keskkonnaobservatooriumi biosfääri ja atmosfääri alane teadus- ja arendustegevus (BioAtmos) Alategevuse eesmärgiks on Eesti teaduse infrastruktuuri teekaardi objekti „Eesti Keskkonnaobservatoorium“ biosfääri ja atmosfääri mooduli infrastruktuuriobjektidega seotud keskkonnakaitse ja -tehnoloogia alase teadus- ja arendustegevuse võimekuse tõstmine projektiga seotud asutustes (TÜ, EMÜ, TO), keskkonnaalase (atmosfäär, metsaökosüsteemid jm kasvuhoonegaaside võtmealad) andmehõive ja analüüsi kvalitatiivne parendamine sh. mudelite edasiarendamine ja nende määramatuse vähendamine, kaugemas perspektiivis ka ilmastiku ja kliimamuutustega seotud ökosüsteemide muutuste ja vastusreaktsioonide hindamine. Vastutav täitja: Kaido SoosaarProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Kasvuhoonegaaside emissioon põllumajandusmaastiku märgaladest ja kaldavöönditest Uurimistöö eesmärkideks on: (1) selgitada maakasutuse muutuse mõju kasvuhoonegaaside N2O ja CH4 emissioonile põllumajandusmaastiku märgalades ja kaldavööndites; (2) määrata nende gaaside voogude muutused sõltuvalt veerezhiimi muutustest; (3) erinevate stsenaariumide alusel analüüsida märgalade ja kaitsetsoonide optimaalset paigutust valglates lähtuvaltvalt kasvuhoonegaaside emissiooni miinimumist. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Maastike aineringe muutuvates kliima- ja maakasutuse tingimustes ning selle ökotehnoloogiline reguleerimine Uurimisteema eesmärkideks on: (1) täiendada baasteadmisi kliimamuutuste mõjude osas maastike aineringele, arvestades maakasutuse ja saastekoormuse muutusi; (2) ekstreemsete kliimatingimuste analüüs seoses atmosfääri tsirkulatsioonitüüpide ja sünoptikaga ning selle baasil Eesti regionaliseerimismudeli väljatöötamine; (3) kliimatingimuste ning valglate vee-ja toitainete väljakande režiimi dünaamika kvantitatiivne hinnag, eeskätt lähtudes ekstreemsete kliimaprotsesside mõjust; (4) geoinfosüsteemil baseeruva valgla aineringe hierarhilise imitatsioonimudeli ning selle alusel otsustusi toetava planeerimissüsteemi loomine; (5) valglate aineringe reguleerimiseks kasutatavate ökoinseneriabinõude mõjude selgitamine ainevoogudele muutuvates kliimatingimustes, (6) heitveepuhastus-tehismärgalade ning veekogude puhverökosüsteemide karakteristikute optimeerimine. Uurimisteema on seotud EL Vee Raamdirektiivi ning teiste looduskeskkonda ja jätkusuutlikku arengut toetavate direktiivide rakendamisega. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Kaido Soosaar, Alar Teemusk, Alar Teemusk |
| Toitainete ärakanne ning denitrifikatsioon parasvöötme põllumajandusmaastikel Projekti üldine eesmärk on analüüsida N (lämmastiku), P (fosfori) ja TOC (orgaanilise süsiniku) ärakannet ning denitrifikatsiooni intensiivsust parasvöötme põllumajandusmaastikes. Konkreetsed eesmärgid on selgitada: 1) maastikuliste tegurite seoseid N ja P ärakandega; 2) TOC ärakande tendentsid põhjaoolse parasvöötme valglatest aastatel 1992–2010 ning nende seos ilmastiku, vee keemia, mulla, maakasutuse muutuse näitajatega; 3) denitrifikatsiooni intensiivsuse dünaamika seos maastikuelementidega. Kavas on ka luua põllumajandusmaastikes denitritrifikatsiooni määrav mudel; ning Eestis väikeste valglate N ja P ärakande riski indeksid, verifitseerides need Porijõe alamvalglate ning riikliku seire andmetega. Hüpoteesid on: 1) N ja P ärakanne on positiivses seoses põllumajanduse intensiivistumise ja negatiivses seoses puhvertsoonidega; 2) TOC kontsentratsiooni trendid on seoses nimetatud näitajatega; 3) Denitrifikatsiooni intensiivsuse näitajad haritaval mineraalmaal, selle kõrval asuval lammil ja nendevahelisel piiril erinevad oluliselt, osutades suure intensiivsusega denitrifikatsioonitsoone („kuumi kohti“); 5) Eesti N ja P ärakande riski indeks kirjeldab >75% Eesti väikestest põllumajanduslikest valglatest (< 5000 km2) aastatel 2007–2012 välja kantud N ja P. TOC ärakande analüüsiks on rahvusvahelises koostöös kavas hankida parasvöötme väikeste valglate andmeid perioodist 1992–2010, arvutades Mann-Kendalli trendid ja korreleerides neid kliima, vee keemia, maakasutuse jm. näitajatega. Denitrifikatsiooni uurimiseks on kavas rajada 15 transekti haritava maa ja lammisoo piiril kogu Eesti põllumajandusmaastikes. Transektid kulgevad põllumaalt kaldapuhvrisse. Kogume neli korda aastas mullaproovid ja mõõdame gaasiemissioonid. Üldistame andmed denitrifikatsiooni intensiivsuse mudeliks maastiku mõõtkavas. Analüüsiks kasutame geograafia osakonna laboreid ja geoinformaatilisi oskusi. Valgla N ja P indeksite verifitseerimiseks kasutame Eesti vooluvete seirevõrgustiku ja EMHI veemõõdupostide andmeid. Kavas on täiendada ka parasvöötme põllumajandusmaastike toitainete ärakande maastikulist kontseptuaalmudelit. Aastatele 2012–2015 kavandatud projekti kaasame seitse põhitäitjat, nende seas vastutav täitja ning kaks doktoranti. Vastutav täitja: Kaido SoosaaProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Kasvuhoonegaaside emissiooni leevendamine kuivendatud soodes energiakultuuride kasvatamise abil Euroopa Liidu kavade kohaselt suureneb taastuva energia osakaal 2020.aastaks kuni 20%-ni (17-21 milj. ha-ni) , hõlmates nii puitu, tööstus- ja põllumajandusjäätmeid (nt. põhk, saepuru), nn konventsionaalseid kultuure (mais), kui ka nn uusi energiakultuure (hübriidpappel, päideroog, Miscanthus spp.). Biomassi energia, mida loetakse keskkonnasäästlikuks, ei ole aga süsiniku globaalse bilansi aspektist neutraaalne, sest CO2, CH4 ja N2O emissioon kultuuride kasvatamise käigus võib kahandada kliima soojenemist leevendavat toimet või isegi muuta selle vastupidiseks. Seepärast tuleb nimetatud kasvuhoonegaaside (KHG) bilanssi energiakultuuride kasvatamisel täpselt arvestada. Käesoleva projekti raames on kavandatud mõõta CO2, CH4 ja N2O voogusid nii suletud kambri kui ka mikrometeoroloogilisel (õhukeeriste ehk eddy covariance) meetodil kahes muudetud veerežiimiga Eesti soos – Lavassaare turbatootmisalal ning Aardla poldril (endine lammi-madalsoo). Lavassaare ammendatud jääkturbaväljadel kasvatatakse alates 2009.a. päideroogu, pooleldi mahajäetud Aardla poldri reguleeritava veerežiimiga osa aga kasutatakse rohusöötade tootmiseks. Lisaks gaasivoogude mõõtmisele on kavas ka detailsed mulla- ja veekvaliteedi mõõtmised, taimse biomassi ning mulla mikrobioloogilised ja DNA analüüsid (sh denitrifikatsiooni ja metanogeneesi funktsionaalsete geenide ekspressiooni analüüs). Olelusringi analüüsi alusel selgitatakse energiakultuuride kasvatamise eelised ja puudused võrdluses alternatiivsete turbatootmisalade kasutamise ja restaureerimise võimalustega. GIS-põhise modelleerimise ja stsenaariumide analüüsi abil laiendatakse tulemused kõigile Eesti soomuldadele. Töö peamised hüpoteesid on: (1) energiakultuuride kasvatamisel jääkturbasoodes ning häiritud veerežiimiga poldritel kasvuhoonegaasidest tingitud kliima soojenemise potentsiaal oluliselt kahaneb; (2) erinevate KHGde bilanss on mõjutatud erinevatest majandamise ja keskkonna teguritest (nt. koristuse võtted, varise olemasolu, põhjaveetaseme muutused, mulla S ja N sisaldus; (3) järsud veetaseme kõikumised suurendavad CH4 ja N2O emissiooni ning N2O:N2 suhet; (4) energiakultuuride kasvualade, taimkatteta turbatootmisalade ning looduslike soode mikroobikoosluste struktuur ja aktiivsus ning denitrifikatsiooni ja metanogeneesi funktsionaalsete geenide ekspressioon on oluliselt erinev; (5) olelusringi analüüsi järgi on energiakultuuride kasvatamine keskkonnale vähem koormav kui teised soode majandamise ja restaureerimise tsüklid. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Maakasutuse ja veerežiimi muutuste mõju metaani ja naerugaasi emissioonile põllumajandusmaastikul Projekti peamised eesmärgid on: (1) selgitada maakasutuse intensiivsuse muutuse (nii mahajätmise kui intensiivistamise suunas) mõju N2O ja CH4 voogudele erinevatel muldadel asuvatel põllumajanduslikel kõlvikutel; (2) määrata potentsiaalne kasvuhoonegaaside voogude ulatus sõltuvalt veerežiimi muutustest nii põllumajanduslikel kõlvikutel kui ka (energia)mets kooslustes põllumajandusmaastikes; (3) laiendada katseväljakul mõõdetud kasvuhoonegaaside emissiooni väärtused maastikulisele ja reginaalsele tasandile toetudes ka kirjanduse andmetele ning kasutades GISi tehnoloogiat; (4) koostada maakasutuse stsenaariumid mahajäetud kõlvikute optimaalseks kasutuseks (nt. energia-biomassi kasvatamiseks) kasvuhoonegaaside voogude minimiseerimise ning süsinikubilansi alusel. Projekti peamised hüpoteesid on: (1) madala lämmastiku sisendkoormusega mahajäetud põllumajanduslikel kõlvikutel langeb nii nitrifikatsiooni kui ka denitrifikatsiooni intensiivsus ning vastavalt kahaneb ka N2O lendumine, (2) parasniisketel põllumajanduslikel muldadel ei mõjuta maade söötijätmine oluliselt ei CH4 ega N2O voogude intensiivsust; (3) glei(stunud)- ja soomuldadel mõjuvad veerežiimi muutused CH4 and N2O voogudele erinevalt: kuivendamine põhjustab CH4 emissiooni kahanemise ja suurendab N2O lendumist, seevastu veetaseme tõus mahajäetud kõlvikutel ja ka põllumajandusmaastiku (energia)metsatukkades suurendab CH4 ning kahandab N2O lendumist; (4) nii põllumajanduslikel kõlvikutel kui ka metsakooslustes on talvel gaasiliste N voogude peakomponent N2O, suvel aga N2; (5) mahajäetud kõlvikutele rajatud energiametsa istandused glei(stunud)- ja soomuldadel aitavad kahandada nii CH4 kui ka N2O emissiooni ja suurendada C sidumist atmosfäärist. Projekti raames rajatakse järgmised komplekssed uurimisalad: (1) intensiivselt haritaval maal (kõrge N ja P sisend), võrreldakse intensiivseid ja mahajäetud osasid ning veekogude puhverkpooslusi; (2) (energia)metsa kooslsused põllumajandusmaastikul, võrreldakse veerežiimi muutuste mõju; (3) katseväljak haritaval maal vee- ja väetamisrežiimi muutuste selgitamiseks. Gaasiemissiooni mõõdetakse suletud kambri, 15N, atsetüleeni ja He-O meetodite abil. Gaasi-, vee- ja mullaanalüüsid teostatakse ZALFi (saksamaa), BioForski (Norra) ja TÜ Tehnoloogiainstituudilaborites. Aastatele 2008-2011 kavandatud projektis osaleb 10 põhitäitjat, nende hulgas juht ja 5 doktoranti. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Kaido Soosaar |
| Maastiku aineringe dünaamika analüüs ja modelleerimine muutuvates klimaatilistes ja sotsiaal-majanduslikes tingimustes ning optimeerimine ökotehnoloogia võtete abil Maastike aineringe uuringud seoses kogu Euroopat hõlmavate muutustega maastike struktuuris ja maakasutuse intensiivsuses, seejuures globaalsete kliimamuutuste taustal on üha enam aktualiseerumas. Eestis toimuvad järsud muutused, nagu endiste põllumaade ulatuslik kasutusest väljajäämine, kogu põllumajandustootmise, eriti põldude väetamise oluline langus, olulised hälbed temperatuuri ja sademeterezhiimis kuude lõikes, jõgede ja põhjavee hüdroloogilise rezhiimi muutused pakuvad unikaalse võimaluse jälgida veerezhiimi ning peamiste toitainete ringluse dünaamikat valglate tasandil. Teisest küljest on oluline valglate säästlikku majandamist toetavate ökotehnoloogiliste abinõude väljatöötamine ja optimeerimine, samuti mitmete stsenaariumide alusel võimalike arengutendentside prognoosimine. Uurimisteema sisuks ja eesmärgiks on: (1) Eesti maastike struktuuri ning maastiku aineringe muutuste analüüs lähtuvalt viimaste dekaadide olulistest antropogeensetest ja looduslikest protsessidest, (2) alusuuringutel kogutud materjali sidumine terviklikuks imitatsioonimudeliks seostatuna geoinfosüsteemiga, (3) Eesti kliimatingimuste ja veerezhiimi dünaamika kvantitatiivne hinnang, arvestades globaalseid kliimamuutusi, (4) ökoinseneriabinõude väljatöötamine aineringe reguleerimiseks maastikul ja nende rakendamine maastikuplaneerimisel, (5) tehismärgalade ja veekogude puhverökosüsteemide karakteristikute optimeerimine võimalikult efektiivse veepuhastuse ja madala kasvuhoonegaaside emissiooni tagamiseks. Peamisteks oodatavateks tulemusteks on: (1) biogeenide ainevoogude dünaamika prognoosi mudeli koostamine erinevates maastikes sõltuvalt maakasutusstruktuuri ning kliimatingimuste varieeruvusest, samuti äravoolurezhiimi muutustest, (2) Eesti maastiku struktuuri ja toitainete ringluse geoinfosüsteemi loomine, (3) Eesti viimase sajandi kliima ja hüdroloogilise rezhiimi üldistus, (4) valglate säästlikku majandamist ja ja vastavaid otsuseid toetav geoinfosüsteem. Vastutav täitja: Ülo ManderProjektis osalejad: Alar Teemusk, Kaido Soosaar |
