Οι παρακάτω Διδακτορικές Διατριβές εκπονήθηκαν και εκπονούνται από αποφοίτους του ΠΜΣ ή υπό την επίβλεψη μελών ΔΕΠ του ΠΜΣ στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων. Με πλάγια γραφή εμφανίζονται οι Διδακτορικές Διατριβές οι οποίες είναι σε εξέλιξη.
Χρήστος Λώλης (2002): Συμβολή στη μελέτη της αλληλεπίδρασης κατώτερης τροπόσφαιρας – επιφάνειας θάλασσας στις περιοχές της Μεσογείου και του Βόρειου Ατλαντικού (επιβλέπων: Α. Μπαρτζώκας)
Μαρίνα Μάρκου (2006): Μελέτη του φυσικού φωτισμού σε περιοχές της Ευρώπης με διαφορετικές κλιματικές συνθήκες (επιβλέπων: Β. Κατσούλης)
Αναστασία Πασχαλίδου (2007): Προτυποποίηση της Διασποράς των αερίων ρυπαντών στην κατώτερη τροπόσφαιρα με βάση τα φυσικο-γεωγραφικά και μετεωρολογικά χαρακτηριστικά και την αέρια ρύπανση του Λεκανοπεδίου των Αθηνών (επιβλέπων: Π. Κασσωμένος)
Αριστοτέλης Παπαδόπουλος (2007): Μελέτη της επίδρασης του καιρού στις Δασικές Πυρκαγιές (επιβλέπων: Π. Κασσωμένος)
Δημήτρης Κασκαούτης (2008): Μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων και του τύπου των αερολυμάτων πάνω από διαφορετικές χρήσεις γης με τη χρήση δορυφορικών δεδομένων και δεδομένων του δικτύου AERONET (επιβλέπων: Π. Κασσωμένος)
Ηλίας Χούσος (2009): Συμβολή στην έγκαιρη και έγκυρη πρόγνωση ακραίων καιρικών φαινομένων στον ελληνικό χώρο με τη χρήση πολυμεταβλητών στατιστικών μεθόδων (επιβλέπων: Α. Μπαρτζώκας)
Χρήστος Παπαδήμας (2009): Άμεση επίδραση των αιωρούμενων σωματιδίων στο ενεργειακό ισοζύγιο της ηλιακής ακτινοβολίας πάνω από τη λεκάνη της Μεσογείου (επιβλέπων: Ν. Χατζηαναστασίου)
Ιωάννης Κωλέτσης (2010): Μελέτη θυελλωδών ανέμων σε περιοχές της Ελλάδας με έντονο ορεινό ανάγλυφο (επιβλέπων: Α. Μπαρτζώκας)
Αντώνης Γκίκας (2012): Μελέτη επεισοδίων αερολυμάτων στην ευρύτερη περιοχή της λεκάνης της Μεσογείου με τη χρήση σύγχρονων δορυφορικών δεδομένων (επιβλέπων: Ν. Χατζηαναστασίου)
Κώστας Δημητρίου (2013): Σωματίδια ΡΜ10 και ΡΜ2.5 στην Ευρώπη: Τοπικές Πηγές – Ατμοσφαιρική Μεταφορά – Επιπτώσεις στην Ποιότητα του Αέρα. (επιβλέπων: Π. Κασσωμένος)
Γιώργος Ευσταθίου (2013): Μελέτη των παραμετροποιήσεων του ατμοσφαιρικού οριακού στρώματος και της μικροφυσικής στην προσομοίωση ισχυρών βροχοπτώσεων. (επιβλέπων: Π. Κασσωμένος)
Ουρανία Σιντόση (2013): Προτυποποίηση ειδικών καιρικών καταστάσεων στην περιοχή της Ηπείρου με τη χρήση προγνωστικού μετεωρολογικού μοντέλου. (επιβλέπων: Α. Μπαρτζώκας)
Κοσμάς Καββαδίας (2016): Σύγχρονος Ηλιακός Άτλαντας της Ελλάδας με εφαρμογή σε Υβριδικά Συστήματα Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. (επιβλέπων: Α. Μπαρτζώκας)
Γεώργιος Κώτσιας (2022): Αντικειμενικός ορισμός και μεταβλητότητα των εποχών στην περιοχή της Μεσογείου. (επιβλέπων: Χ. Λώλης)
Μαρία Γαβρούζου (2023): Τρισδιάστατη ανάλυση της επίδρασης των επεισοδίων αερολυμάτων σκόνης στη Μεσόγειο στην ηλιακή ακτινοβολία και επιπτώσεις στον καιρό και το κλίμα της περιοχής. (επιβλέπων: Ν. Χατζηαναστασίου)
Παρασκευή Μπέγου: Φυσικές παράμετροι που διαμορφώνουν την ποιότητα της ατμόσφαιρας και το ακουστικό περιβάλλον σε ένα εκτεταμένο αστικό συγκρότημα. (επιβλέπων: Π. Κασσωμένος)
Ηλίας Πέτρου: Αστικοποίηση και κλίμα στο πλαίσιο της παγκόσμιας θέρμανσης. Προκλήσεις για την ανθρώπινη υγεία. (επιβλέπων: Π. Κασσωμένος)
Δημήτριος Χάσκος: Μελέτη της εξάρτησης του βαθμού προγνωσιμότητας των μετεωρολογικών παραμέτρων από τον τύπο καιρού για την περιοχή της Βορειοδυτικής Ελλάδας και διερεύνηση της δυνατότητας βελτίωσής του. (επιβλέπων: Χ. Λώλης)
Μιχάλης Σταμάτης: Detailed assessment of the global dimming and brightening of the Earth under all sky and clear sky conditions using modern tools and long-term climate data. (επιβλέπων: Ν. Χατζηαναστασίου)
Η ακόλουθη λίστα περιλαμβάνει τους τίτλους των Διδακτορικών Διατριβών, οι οποίες εκπονήθηκαν και εκπονούνται από αποφοίτους του ΠΜΣ (στην παρένθεση φαίνεται το όνομα του επιβλέποντος της Μεταπτυχιακής Διπλωματικής Εργασίας τους) εκτός Πανεπιστημίου Ιωαννίνων, στην Ελλάδα ή το εξωτερικό. Με πλάγια γραφή εμφανίζονται οι Διδακτορικές Διατριβές οι οποίες είναι σε εξέλιξη.
1. Αγγελική Φωτιάδη (Α. Μπαρτζώκας), 2003: Biosphere – Atmosphere exchanges of Nitrogen oxides and Isoprene in the Mediterranean region (ESCOMPTE program) [Paul Sabatier University (Toulouse ΙΙΙ)]
2. Γεώργιος Χαμπηλομάτης (Ν. Χατζηαναστασίου), 2015: Προσομοιώσεις πεδίου ροής και πεδίου συγκέντρωσης ρύπων στην ατμόσφαιρα (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο)
3. Μαρία Πυρήνα (Ν. Χατζηαναστασίου), 2017: North Atlantic Ocean decadal variability over the past millennium from climate model simulations and proxy based reconstructions (University of Hamburg)
4. Χριστίνα Καγκαρά (Ν. Χατζηαναστασίου), 2019: Detailed microphysics modeling of the intense precipitation episode IOP7a observed during HYMEX experiment: Study of the impact of pollution (University of Clermont Auvergne)
5. Σταύρος Ντάφης (Α. Μπαρτζώκας), 2020: Contribution of deep convection in the intensification of Mediterranean cyclones (Polytechnic Institute of Paris, France)
6. Νικολέτα Καλαϊτζή (Ν. Χατζηαναστασίου), 2021: Quantifying anthropogenic CO2 emissions over urban areas using satellite observations and a Langrangian high-resolution transport model (University of Leicester, UK)
7. Χρήστος Γατίδης (Α. Μπαρτζώκας), 2022: Small scale variability of rain and precipitation estimates from weather radars (TU Delft, Netherlands)
8. Ελευθέριος Ιωαννίδης (Ν. Χατζηαναστασίου), 2022: Local and remote sources of Arctic air pollution (Sorbonne University, France)
9. Βασίλειος Τζάλλας (Ν. Χατζηαναστασίου): Development and applications of a cloud regime dataset over Europe (Leibniz Institute for Tropospheric Research, Germany)