Copernicuse atmosfääriseire teenuse ehk CAMS (Copernicus Atmosphere Monitoring Service) eesmärk on pakkuda pidevat ja usaldusväärset infot Maa atmosfääri seisundi kohta, kasutades satelliidimõõtmisi, maapealseid vaatlusi ning keerukaid mudelarvutusi. CAMS kogub andmeid ja esitab prognoose näiteks õhusaasteainete kontsentratsioonide, kasvuhoonegaaside taseme, tolmu, metsatulekahjude suitsu ja õietolmu leviku kohta.
Peenosakeste saasteepisoodide puhul on CAMS-i prognoosid väga olulised, sest annavad infot tervele Euroopale, kombineerides seejuures globaalseid ja piirkondlikke mudelid. Prognoosid võimaldavad hinnata, millal ja kus võib tekkida kõrgenenud õhusaasteainete tase. CAMS prognoos võib seega olla suureks abiks elanikkonna varajasel hoiatamisel.
Õhusaasteepisoodid võivad tekkida näiteks transpordiemissioonidest, kütmisest pärinevast saastest või sobiva õhuvoolu trajektoori puhul Sahara tolmu ning metsatulekahjude suitsu kauglevi tõttu. 2025. aasta veebruari lõpus leidis Eestis aset õhusaasteepisood – mõne päeva jooksul olid peenosakeste kontsentratsioonid tavapärasest kõrgemad.
Osakeste piirväärtused välisõhus
Õhusaaste osakesed jagunevad peenosakesteks aerodünaamilise diameetriga kuni 10 mm (PM10) ja eriti peenteks osakesteks aerodünaamilise diameetriga kuni 2,5 mm (PM2.5). Kontsentratsioonide käsitlemisel õhus (ühik tavaliselt mg/m3 või ppm) sisaldub PM2.5 kontsentratsioon PM10 kontsentratsioonis.
Lähtudes Euroopa Parlamendi ja nõukogu direktiivist 2008/50/EÜ välisõhu kvaliteedi ja Euroopa õhu puhtamaks muutmise kohta, on kehtestatud KKM määrusega „Õhukvaliteedi piir- ja sihtväärtused, õhukvaliteedi muud piirnormid ning õhukvaliteedi hindamispiirid“ (vastu võetud 27.12.2016 nr 75) järgmised: piirväärtus PM10-le 40 mg/m3 aasta keskmisena ja 50 mg/m3 24 tunni keskmisena. 24 tunni keskmist piirväärtust tohib ületada kuni 35 korral aastas.
Vastavalt Euroopa Parlamendi ja Nõukogu Direktiivile 2024/2881 (23. oktoober 2024) kehtivad alates 2030. aastast PM10-le uued piirväärtused, mille ülevõtmine Eesti seadusandlusesse on kohustuslik: 20 mg/m3 aasta keskmisena ja 45 mg/m3 24 tunni keskmisena. 24 tunni keskmist piirväärtust tohib ületada kuni 18 korral aastas.
Ülevaade peenosakeste saasteepisoodist Eestis
Vaatluse all on peenosakeste (PM10) kõrgenenud kontsentratsioonid Eesti õhus 24.–28. veebruaril 2025. aastal.
Meteoroloogilise olukorra kirjeldus
2025. aasta veebruari viimasel nädalal kujundas Baltimaade ilma Siberi kõrgrõhuala lääneserv. Suhteliselt sooja õhu juurdevoolu tõttu lõunast püsis õhutemperatuur nullkraadi ümber.
24.–26. veebruaril valitses selgelt eristatav lõunavool ja tuuled Eesti alal olid mõõdukad (Joonis 1). 27. ja 28. veebruaril jäid Eesti tuuled väga nõrgaks ja maapinnalähedase tuule suund oli muutlik (Joonis 2). Nõrga tuulega, kõrgrõhkkonna kujundatud ilm põhjustab sageli temperatuuriinversiooni maapinnalähedases õhukihis ning halbu hajumistingimusi.
1. märtsil ilmasituatsioon muutus, Siberi kõrgrõhuala taandus itta ning Eestis pöördus tuul loodesse ja põhja (Joonis 3).
Joonis 1. Euroopa ilmasituatsioon ECMWF andmetel (kuvatõmmis: www.ventusky.com) ja Eesti tuuled (kuvatõmmis: www.ilmateenistus.ee) 25.02.2025 kell 2.00 (Ida-Euroopa aeg)
Joonis 2. Euroopa ilmasituatsioon ECMWF andmetel (kuvatõmmis: www.ventusky.com) ja Eesti tuuled (kuvatõmmis: www.ilmateenistus.ee) 28.02.2025 kell 2.00 (Ida-Euroopa aeg)
Joonis 3. Euroopa ilmasituatsioon ECMWF andmetel (kuvatõmmis: www.ventusky.com) ja Eesti tuuled (kuvatõmmis: www.ilmateenistus.ee) 01.03.2025 kell 14.00 (Ida-Euroopa aeg)
PM10 vaatlusandmed
Peenosakesi (PM10) mõõdetakse Eestis pidevalt üheksas seirejaamas (Joonis 4). Kaheksas asukohas mõõdetakse PM10 sisaldust beetakiirgusel põhineva analüsaatoriga Met One BAM 1020 ja Sillamäe seirejaamas optilise analüsaatoriga FIDAS 200. Lisaks mõõdetakse PM10 sisaldust välisõhus referentsmeetodiga gravimeetriliselt viies seirejaamas. Selleks kasutatakse Hi-Vol proovivõttureid Digitel DHA-80. PM10 mõõtmised on kontsentreerunud Tallinna ja Kirde-Eestisse. Lõuna-Eestis toimuvad PM10 mõõtmised vaid Tartus.
Joonis 4. PM10 seirejaamad Eestis
Mõõtekohtade lõikes erinevad PM10 tasemed märkimisväärselt, kuna tegemist on erinevat tüüpi asukohtadega. Allolevas tabelis on toodud 2022, 2023 ja 2024 aastate keskmised PM10 sisaldused (Tabel 1).
Vaadates PM10 veebruari kuukeskmiseid tasemeid aastate lõikes on näha, et käesoleva aasta veebruari mõõtetulemused on üpris erinevad varasemate aastate sama perioodi mõõtetulemustest (Tabel 2).
Tabel 1. PM10 aastakeskmised tasemed 2023 ja 2024 aastal
Tabel 2. PM10 kuukeskmised tasemed veebruaris 2022–2025 aastal
Seirejaamade omavahelist korrelatsiooni vaadates on kõige tugevamad seosed Tallinna jaamade vahel ning Ida-Virumaa jaamadest Narva, Sillamäe ja Sinimäe seirejaamade mõõtetulemuste vahel (Joonis 5).
Joonis 5. PM10 korrelatsioon Eesti seirejaamade vahel (2022–2024 aasta andmed)
Temperatuuride erinevused 2025 aasta Aseri, Kiia, Külitse ja Uulu meteomastides 2 m ja 8 m vahel ning 8 m ja 22 m vahel näitavad samuti sel perioodil esinenud tugevat temperatuuriinversiooni (Joonis 6, Joonis 7).
Joonis 6. Temperatuuride erinevus 2 m ja 8 m vahel. Sinine joon – Aseri, punane joon – Kiia, lilla joon – Külitse, roheline joon – Uulu.
Joonis 7. Temperatuuride erinevus 8 m ja 22 m vahel. Sinine joon – Aseri, punane joon – Kiia, lilla joon – Külitse, roheline joon – Uulu.
Kuidas CAMS aitab?
CAMS peenosakeste prognoos
CAMS prognoosib PM10 saastetasemeid õhus 1–4 ööpäeva ette. Uus arvutus tehakse iga ööpäeva järel neljaks ööpäevaks. Seega jooksva ööpäeva alguseks on selle kohta neli eri aegadel antud prognoosi. CAMS annab ansambliprognoosi: Euroopa õhusaastetasemed arvutatakse paralleelselt üheksa eri mudeliga, mida käitatakse eri riikides. Usaldusväärseima prognoosi andmiseks arvutatakse ansambli mediaan ehk väärtus, millest pooled arvutustulemused on väiksemad ja pooled suuremad. Üks mudelitest (LOTOS-EUROS) annab detailse väljundi PM10 päritolu kohta konkreetses kohas: kui palju on konkreetse koha, näiteks Tallinna, jaoks prognoositud osakeste kogumassis ühest või teisest riigist pärinevat PM10.
Joonistel 8–10 on kolmel eri ajal mudeliga LOTOS-EUROS prognoositud PM10 kontsentratsioonid Tallinna õhus, mis on antud päritoluriikide kaupa. Prognoosid erinevad mõnevõrra sõltuvalt sellest, mis ajal nad on arvutatud, aga 24.–28. veebruaril on kontsentratsioonid õhus oluliselt kõrgemad Tallinn-Õismäe linnataustajaama aastakeskmisest tasemest, mis on olnud viimase kolme aasta keskmisena 9,7 mg/m3. Viimase kolme aasta veebruari kuukeskmised tasemed on olnud 6,5 mg/m3. Käesoleva aasta veebruari PM10 kuukeskmine tase oli aga 10,4 mg/m3. Sel ajavahemikul on selgelt eristatavad kaks alaperioodi: 24.–25. veebruar (alates umbes 24.02 keskpäevast), mil domineerib PM10 Poolast (graafikul helesinine) ja 26.–28. veebruar, mil suurima osa moodustab inimtekkeline PM10 Eestist. Alates 1. märtsist langeb saastetase järsult ja järgmises päevast hakkavad domineerima loodusallikad – saasteepisood lõppeb. Need perioodid seostuvad selgelt õhuvooluga lõunast (Joonis 1), stagneeruva õhumassiga (Joonis 2) ja õhuvoolu pöördumisega põhja (Joonis 3).
Joonis 8. CAMS LOTOS_EUROS mudeliga prognoositud PM10 kontsentratsioon Tallinnas ja selle päritolu riikide kaupa. Prognoos alates 24.02 kell 00.00 neljaks ööpäevaks.
Joonis 9. CAMS LOTOS_EUROS mudeliga prognoositud PM10 kontsentratsioon Tallinnas ja selle päritolu riikide kaupa. Prognoos alates 26.02 kell 00.00 neljaks ööpäevaks.
Joonis 10. CAMS LOTOS_EUROS mudeliga prognoositud PM10 kontsentratsioon Tallinnas ja selle päritolu riikide kaupa. Prognoos alates 27.02 kell 00.00 neljaks ööpäevaks.
Kui täppi CAMS prognoos läks?
Joonisel 11 on näidatud CAMS ansambliprognoos (mediaan) ajahorisondiga 0–23 tundi (prognoos lähimaks ööpäevaks) ja 72–95 tundi (prognoos neljandaks ööpäevaks). Mediaani peetakse paremaks prognostiliseks näitajaks kui aritmeetilist keskmist, sest ta ei sõltu mõne mudeli suurest üle- või alahindamisest, mis võib ansamblis ette tulla. Prognoosid on antud Tallinn-Õismäe seirejaama asukohas. See on linnafoonijaam, mis asub äärelinnas, suhteliselt kaugel magistraaltänavatest, aga tiheasustusalal. Seirejaamas mõõdetud kontsentratsioonidega õhus võrreldakse kahte prognoosi: (1) CAMS-i ansambli mediaan esialgsel kujul ja (2) mediaan, mida on korrigeeritud varem mõõdetud kontsentratsioonide põhjal teatud masinõppe algoritmi abil. Mõlemad prognoosid on CAMS mudelarvutuse standardväljundid. Graafikutel on võrdluseks lisatud seirejaamas mõõdetud kontsentratsioon.
Kõigepealt, nii mõõdetud kui prognoositud saastetasemed on märksa kõrgemad tavapärasest 24.–28. veebruaril ja langevad järsult alates 1. märtsist. Sama näitavad ka ühe ansambliliikme LOTOS-EUROS prognoosid joonistel 8–10. Seega, mudelarvutus üldjoontes täitis oma peamise ülesande, hoiatada üldsust ette suhteliselt kõrgetest saastetasemetest. Mõõdetud ega arvutatud tasemed ei ületanud ööpäeva keskmisi piirväärtusi, kuid olid ajuti kuni 4 korda kõrgemad tavapärasest. Arusaadavalt on lähemaks ajaks antud prognoos paremas kooskõlas mõõtmistega.
Lähtudes sellest, kui heas kooskõlas olid mudelarvutused mõõtmistega, saab saasteepisoodi jagada kaheks: (1) 24. veebruari keskööst kuni 26. veebruari keskpäevani ja (2) edasi kuni ööni vastu 1. märtsi. See jaotus vastab üsna täpselt Poola ja Eesti päritolu PM10 domineerimise aegadele (Joonised 8–10).
„Poola domineerimise“ ajal on lähema ööpäeva prognoosi kooskõla mõõtmistega parem nii tunniväärtuste omavahelise korrelatsiooni kui keskmiste kontsentratsioonide sarnasuse poolest, kusjuures masinõppega korrigeeritud prognoos on mõnevõrra täpsem (Tabel 1). „Eesti domineerimise“ ajal on saastetasemed üle hinnatud ja ei ole tunnimõõtmistega korreleeritud. Küsimus on kahes prognoositud tipptasemes (Joonis 11), mis ei realiseerunud. Lähtudes ettevaatusprintsiibist tuleb seda arvutustulemust siiski lugeda pigem õnnestumiseks, sest ohu alahindamine oleks halvem olukord.
Suhteliselt halvem kooskõla kohaliku heite domineerimise ajal võib tähendada, et hinnangulised heitkogused, millest mudelid lähtusid, olid üle hinnatud, ja/või olid hajumistingimused oodatust paremad. Ilmamudelitele, mille väljundist õhukvaliteedi mudelid tuule ja atmosfääri kihistumise andmed saavad, on talvises nõrga tuulega kõrgrõhkkonnas esinev nn. stabiilne kihistus keeruline olukord, milles võivad arvutuslikud kõrvalekalded tegelikust olukorrast olla tavalisest suuremad.
Tabel 3. PM10 lineaarsed (Pearsoni) korrelatsioonikoefitsiendid prognoositud ja mõõdetud tunniväärtuste vahel ja prognoositud keskmised kontsentratsioonid võrreldes mõõdetuga (seire) kogu episoodi vältel ja kahe allperioodi kaupa. „Algne“ viitab ansambli mediaanile esialgsel kujul ja „korrigeeritud“ masinõppega korrigeeritud väärtustele, vt. ka joonis 11.
Joonis 11. Tallinn-Õismäe seirejaama asukohas arvutatud kontsentratsioonid (CAMS ansambli mediaan) võrreldes mõõdetud PM10 kontsentratsioonidega (roheline joon). Oranž joon näitab CAMS ansambliprognoosi algsel kujul ja sinine joon masinõppega nimetatud seirejaama jaoks korrigeeritud ansambliprognoosi.
Peenosakestes mõju tervisele
Maailma Terviseorganisatsioon (WHO) on rõhutanud, et peenosakestel ei ole ohutut lävendit – isegi suhteliselt madalad kontsentratsioonid võivad tervist kahjustada, kui kokkupuude kestab pikalt (viide 1).
Peenosakeste terviseriskid on üks olulisemaid õhusaaste mõjusid inimeste heaolule, sest need osakesed on palja silmaga nähtamatud ja tungivad sügavale hingamisteedesse. Erinevalt suurematest tolmuosakestest ei püsi nad ainult nina või kurgu tasemel, vaid jõuavad kopsudesse ning kõige peenemad isegi vereringesse.
Lühemas perspektiivis võivad inimesed tunda ärritust hingamisteedes, köha, hingeldust, silmade kipitust või väsimust. Terviseriskid on suuremad neil, kes juba põevad hingamisteede või südame-veresoonkonna haigusi, aga ka lastel, kelle organism on arengujärgus ning eakatel, kelle vastupanuvõime on nõrgem.
Pikaajaline kokkupuude peenosakestega suurendab tõsiste krooniliste haiguste riski. On tõestatud seos peenosakeste ja südameinfarkti, insuldi, kroonilise obstruktiivse kopsuhaiguse, astma süvenemise ja kopsuvähi vahel. Samuti on leitud, et saastunud õhuga piirkondades on elanike oodatav eluiga keskmiselt lühem (viide 2).
Lisaks on viimastel aastatel uuritud peenosakeste võimalikku mõju rasedusele ja lapse arengule. On viiteid, et saastunud õhk võib suurendada enneaegse sünnituse, väikese sünnikaalu ja arenguhäirete riski (viide 3).
Kokkuvõtteks
CAMS peenosakeste prognoosid on Eestile olulised, sest need võimaldavad varakult ennustada saasteepisoode ning kaitsta elanike tervist. Just peenosakeste puhul on see eriti oluline, sest ei ole olemas ohutut taset – iga lisakogus suurendab terviseriski. Seega on CAMS-i prognoosid otsene tööriist nii teadlastele, otsustajatele kui ka üldsusele, et paremini toime tulla peenosakeste saaste riskidega.
Eestis on käimas CAMS projekt, mille eesmärk on suurendada Copernicuse atmosfääriseire teenuste kasutamist ja nende mõju Eestis. Projekti rahastab Euroopa Komisjoni vahenditega Euroopa Keskpika Ilmaennustuse Keskus (ECMWF).
Autorid:
Marko Kaasik (Tartu Ülikool, Loodus- ja täppisteaduste valdkond, füüsika instituut)
Erik Teinemaa (Eesti Keskkonnauuringute Keskus, õhukvaliteedi- ja kliimaosakonna juhataja)
Kaia-Liisa Vaher (Keskkonnaagentuur, kommunikatsiooni peaspetsialist)
