KLIMATOLOGI


Iklim dan Cuaca



Pengertian Umum:


  •  Iklim adalah pencirian dari keadaan atmosfer di atas dan dekat permukaan bumi pada suatu periode waktu tertentu (periode lama); gambaran cuaca khas suatu tempat, didasarkan pada statistik rata-rata dari jangka waktu yang lama (30-100 th). 
  • Klimatologi adalah ilmu yang mempelajari tentang iklim ; dari kata Yunani Klima adalah kemiringan khayal bumi atau inklinasi.
  • Cuaca adalah penjelasan kondisi fisik atmosfer pada saat tertentu (periode pendek).
  •  Meteorologi : ilmu yang mempelajari tentang cuaca; Meteoros adalah tinggi atau ‘benda’ di atmosfer; ilmu yang mempelajari kejadian di atmosfer.
  •  Klimatologi & Meteorologi merupakan bidang Ilmu Atmosfer.  
  • Iklim suatu negara tergantung dari tempat (garis lintang),  jarak dari laut, & topografi. Unsur iklim sama dengan unsur cuaca a.l.: suhu, kelembaban dan tekanan udara.

     


    MANFAAT

    Pengetahuan tentang cuaca & iklim (mis. prakiraan cuaca dan pemodelan iklim) dimanfaatkan untuk pemecahan masalah yang cukup luas, adalah :
  • desain terbaik utk rumah, gedung;
  • saat tanam terbaik untuk tanaman;
  • pendugaan hasil tanaman;
  • pakaian terbaik untuk perlindungan & kenyamanan;
  • penjadwalan penerbangan, pelayaran, peluncuran roket ke angkasa;
  • penangkapan ikan;
  • tenaga angin untuk menggerakkan kincir, pembangkit tenaga listrik;
  • olah raga di air / di tempat terbuka;
  • pencegahan penyebaran penyakit;
  • pencegahan bencana alam (banjir, kebakaran hutan, kekeringan);
  • dll.

 

 SEJARAH

  •  Klimatologi merupakan ilmu tua :
sejak awal keberadaannya, manusia sudah berusaha mempelajari lingkungannya.
Nama dewa digunakan untuk nama unsur iklim : Dewa Boreas (Yunani) untuk pengatur angin;
Dewa Ra (Mesir kuno) & Batara Surya (Jawa) untuk pengatur matahari;
Dewa Yupiter (Romawi) & Batara Narada (Jawa) untuk pengatur hujan, dll.
  •  Klimatologi merupakan ilmu muda :
mulai dipelajari secara intensif setelah penemuan kapal terbang, radio dan radar.
  •  Ahli dari Yunani kuno :
Parmenides (abad V SM) adalah pembagian dunia menjadi 5 zone /mintakat iklim.
Hippocrates (400 th SM) adalah klimatologi kesehatan. Aristoteles (350 th SM) adalah Meteorologica.
  •  Penemuan dua alat : Termometer (Galileo, 1593) dan Barometer airraksa (Toricelli, 1643), merupakan titik balik dalam pengetahuan tentang proses perubahan-perubahan di atmosfer.
  •  (1686) Edmund Halley menerbitkan peta iklim yang pertama.
  • (1800) pengamatan cuaca serentak di 12 tempat di Eropa dan 5 tempat di AS. (1830) perkembangan telegraf merubah cara pendataan meteorologi.
  •  (1857) Buys-Ballot : hukum agihan angin adalah bila kita berdiri membelakangi arah angin yang datang dari belahan bumi utara, tekanan udara rendah akan berada di kiri kita.
  • P (1866) di Indonesia diadakan pengukuran hujan yang pertama, dan (1879) didirikan Stasiun Meteorologi di Jakarta.
  • P (1878) PBB mendirikan International Meteorological Organization, & (1951) menjadi World Meteorological Organization.
  • P Di AS : Weather Bureau; di Indonesia : Pusat Meteorolgi & Geofisika (d/h. Lembaga) di Jakarta.

  •    Pada bidang Pertanian
© (1735) Rene-Reamur : konstanta panas
© (1919) Gardner & Allard : fotoperiodisitas adalah tanggapan tumbuhan terhadap panjang hari / pencahayaan
© (1935) Lysenko : teori perkembangan fase
© (1949) Went : Fititron adalah rangkaian ruang yang dapat diatur cahaya dan suhunya untuk pengendalian pertumbuhan tanaman.
© (1966) Univ. Wisconsin : Biotron adalah untuk tanaman & binatang.
 

II. ATMOSFER
 
  • SIFAT ATMOSFER
  •   Merupakan selimut gas tebal yang secara menyeluruh menutupi bumi sampai ketinggian lk. 560 km dari permukaan bumi
  •  Tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan, tidak dapat diraba (kecuali bergerak sebagai angin)
  •   Mudah bergerak, dapat ditekan dan mengembang
  •   Mempunyai berat (56 x 1014 ton) & dapat memberikan tekanan. 99% dari beratnya berada sampai ketinggian 30km, & separuhnya berada di bawah 6000m. Makin tinggi tempatnya, BJ-nya turun secara cepat
  •   Memberikan tahanan jika suatu benda melewatinya berupa panas yang cukup banyak akibat pergesekan (mis. meteor yang hancur sebelum mencapai permukaan bumi);
  •   Sangat penting untuk kehidupan & sebagai media untuk proses cuaca. Sebagai selimut yang melindungi bumi thd tenaga penuh dari matahari pada waktu siang, menghalangi hilangnya panas pada waktu malam. Tanpa atmosfer suhu bumi pada siang hari 93,30C & pada malam hari -148,90C;
  •   Efek rumah kaca: energi panas/bahang menembus atmosfer, tetapi bila ia dipantulkan dari tanah, ia tak dapat lolos, apalagi bila langit berawan. Peningkatan panas di atmosfer terjadi karena meningkatnya gas rumah kaca, yaitu gas yang menyerap sinar infa-merah seperti: SO2, NO2, CH4, CO2, O3, CFC. 

     

     

     ASAL ATMOSFER BUMI

  •   Udara adalah “buatan” diri kita sendiri serta makhluk hidup (MH) lainnya. Setiap hari sejumlah besar udara diserap MH & diproses dgn berbagai cara & sejumlah gas dilepaskan ke udara oleh MH.
  •   Evolusi atmosfer terkait dgn evolusi kehidupan. Karakteristik & komposisi udara kita bergantung pada pola kehidupan yang terbentuk di bumi.
  •   Bumi berkogulasi dari bahan gas & debu yang mengelilingi matahari 4 milyar th.yl; kehidupan muncul ½ milyar th kmd. O2 muncul lama setelah adanya organisme bersel satu.
  •   Melalui waktu yang panjang, berkembang proses fotosintesis yang menggunakan CO2 yang berlimpah dari sinar matahari untuk membuat karbohidrat dengan hasil sampingan O2.
  • O2 terakumulasi di udara, kmd berkembang jenis makhluk yang membutuhkan oksigen (hewan). Proses ini mengubah komposisi distribusi komponen atmosfer.
  •   N2 bereaksi cukup lamban, tetapi merupakan bagian penting dari kehidupan, shg keseimbangan N2 di udara, di laut & di dalam bumi sangat dipengaruhi oleh makhluk hidup.
  •   CO2 bersiklus dalam biosfer dengan cepat, dalam prosesnya sebagian disimpan sbg batukapur & marmer, gas, minyak, batubara, BO tanah.
  •   Pada akhirnya interaksi tanah, air, udara & MH secara tetap menggunakan & memperbarui atmosfer. Diperkirakan keadaan “stabil” atmosfer seperti sekarang ini kira2 terjadi 500 juta th.yl.
  •  Oksigen penting untuk mengubah makanan menjadi energi & nitrogen terutama diperlukan bagi tanaman, namun walaupun meliputi 99% volume udara ternyata pasif thd proses cuaca.
  •  Helium & Hidrogen sangat jarang, kecuali pada elevasi sangat tinggi, karena merupakan gas yang sangat ringan.
  •  H2O (uap, cair, padat), CO2 (ERK) & O3 (menyerap UV) penting didalam pertukaran panas antara atmosfer, bumi, dan matahari.

     

    KOMPOSISI UDARA KERING DI ATMOSFER

    (0-25  KM)


    Macam gas
    Simbol
    Volume (%)
    Berat molekul
    GAS PERMANEN
    Nitrogen
    N2
    78.11
     28.02
    Oksigen
    O2
    20.95
     32.00
    Argon
    Ar
     0.93
     39.88
    Neon
    Ne
     0.0018
     20.18
    Helium
    He
     0.00052
      4.00
    Kripton
    Kr
     0.00014
     83.80
    Xenon
    Xe
     0.000087
    131.30
    Hidrogen
    H2
     0.000050


  • GAS VARIABEL
    Uap air
    H2O
    0 - 0.7
    18
    Karbon dioksida
    CO2
    0.01 - 0.1
    44
    Ozon
    O3
    0 - 0.00001
    48
    Methan
    CH4
        0.0002
    16.04
    Sulfur dioksida
    SO2
    0 - 0.0001
    64
    Nitrogen dioksida
    NO2
    0 - 0.000002
    46

    h VARIASI DENGAN LINTANG h
    Ä Kandungan ozon rendah di katulistiwa & tinggi pada lintang 50o ke arah kutub (di LS lebih kecil drpd di LU).
    Ä Kandungan uap air paling besar terjadi pada musim panas di daerah lintang kecil.

    VARIASI ATAS DASAR KETINGGIAN

    Atmosfer atas
    Gas ringan H & He
    80-100 km
    BJ rendah; terkena UV; terjadi pemecahan molekul oksigen: O2 è O + O
    30-60 km
    proses tabrakan atom O & molekul Oksigen :
    O2 + O è O3 (Ozon)
    pembentukan molekul O2:
    O3 + O è O2 + O2
    15-35 km
    kerapatan ozon tertinggi
    10 km keatas
    tidak terdapat uap air (jumlah uap air akan kecil bila T udara rendah ; makin tinggi tempat, T udara makin rendah, jml uap air makin rendah).
    10 km kebawah
    Uap air menempati 4 % volume atmosfer dekat permukaan; dari penguapan muka air / transpirasi.
     

    VARIASI DENGAN WAKTU
     CO2 masuk dalam atmosfer terutama karena kegiatan MH di darat & di laut. Keseimbangan dinamis diatur oleh foto-sintesis yang menggunakan 3% jumlah CO2 per tahun.
     Hampir separuh CO2 dari atmosfer diserap laut. Molekul CO2 diperkirakan akan kembali setiap 6 tahun, sementara molekul N2 menghabiskan waktu 10 juta th untuk kembali digunakan dalam proses biologis, sedangkan molekul O2 diperkirakan akan kembali setelah 4 juta th.
     Terjadi peningkatan kandungan CO2 dalam atmosfer. Apa sebab dan akibatnya?

    MATAHARI

    •  MATAHARI (M) adalah sumber panas utama untuk bumi; merupakan pengendali iklim di bumi.
    •  M merupakan bola gas dengan T permukaan 6000oK.
    •  Energi radiasi yang datang dari M sampai ke permukaan bumi disebut INSOLASI à Insolation (incoming solar radiation).
    •  RADIASI: proses pemindahan energi dgn glb. elektro-magnetik. Kecepatan: 3.105 km/dtk (8 mnt mencapai bumi)
    •  Energi Matahari (EM) yang diterima di atmosfer atas pada jarak rata2 M-Bumi (149,6.106 km) = 2cal/cm2/mnt. à Tetapan Matahari (Johnson)
    • Jarak M-Bumi dlm 1 th bervariasi sampai 5 juta km; krn orbit revolusi bumi berbentuk elips. 
     
    •  Pada saat perihelion bumi menerima energi 7% lebih banyak dp saat aphelion. Fluktuasi tahunan insolasi ± 3.5%.
    •  EM dalam bentuk glb. pendek akan menembus atmosfer; sebag. diserap bumi & dirubah mjd glb. panjang atau panas; bumi menjadi benda yg mengeluarkan panas: RADIASI BUMI
    •  Panas bumi terdistribusi ke atmosfer secara radiasi, konduksi, konveksi & turbulensi, serta sbg panas laten penguapan air.
    •  Atmosfer menyerap sebag. kecil radiasi glb. pendek dari M, ttp menangkap sebag. besar radiasi glb. panjang dari Bumi à EFEK RUMAH KACA
    •  

    •  Insolasi yang dipantulkan kembali (glb.pendek) disebut ALBEDO BUMI & tidak berguna untuk pemanasan atmosfer.
    •  Albedo bervariasi terhadap permukaan yang berbeda; awan mempunyai albedo 10x lebih besar drpd tanah.
    •  Jml Insolasi yang diterima pada suatu waktu pada suatu tempat di permukaan bumi ditentukan oleh: Tetapan M, kejernihan atmosfer, sudut datang SM, lama penyinaran.
    •  

     Musim di belahan bumi utara:
    # WINTER (MUSIM DINGIN/SALJU)
    # SPRING (MUSIM SEMI)
    # SUMMER(MUSIM PANAS)
    # AUTUMN/FALL (MUSIM GUGUR)


     

0 komentar:

Poskan Komentar

Tanggapan dan Komentarnya ..?