ATMOSFER
I.
Pengertian
Berasal dari bahasa Yunani, yaitu atmos (uap) dan shpaira (bola/bumi). Jadi, atmosfer mempunyai pengertian selubung berwujud gas yang mengelilingi bumi.
II.
Keadaan cuaca
Terdiri dari empat unsur pokok yang
saling mempengaruhi:
- Matahari.
- Posisi suatu daerah terhadap garis lintang bumi.
- Atmosfer.
- Relief muka bumi.
III.
Kegunaan atmosfer
Atmosfer mempunyai peranan dalam kehidupan di permukaan
bumi antara lain.
·
Melindungi bumi dari
jatuhnya benda angkasa seperti meteor, komet dll.
·
Menjaga temperatur
udara di permukaan bumi agar tetap bermanfaat untuk kehidupan
·
Memantulkan
gelombang radio
·
Membantu menjaga
stabilitas suhu udara siang dan malam
·
Menyerap radiasi dan sinar ultraviolet
yang sangat berbahaya bagi manusia dan makhluk bumi lainnya.
·
Menciptakan cuaca,
berupa hujan dan salju sehingga terjadilah musim panas dan musim dingin.
·
Sarana
berlangsungnya proses pembakaran, tanpa udara kita tidak dapat menyalakan api,
bernafas, dan sebagainya
Selain
itu gas-gas yang ada di atmosfer mempunyai peran masing-masing antara
lain:
a.
Nitrogen untuk
pertumbuhan tanaman
b.
Oksigen untuk
pernafasan
c.
Karbondioksida untuk
fotosintesis
d.
Neon untuk lampu
listrik
e.
Ozon untuk menyerap
sebagian radiasi matahari
IV.
Komposisi udara
Komposisi udara bersih sangat
bervariasi dari satu tempat ke tempat yang lain di seluruh dunia. Rata-rata
persentase (per volume) gas dalam udara bersih dan kering:
Nitrogen
78%
Oksigen
20,8%
Argon
0,9%
Gas
lain 0,3%
Gas lain (helium, neon, krypton,
xenon, hydrogen, dan methan) merupakan gas yang permanen. Gas yang tidak
permanen misalnya karbondioksida, ozon, amoniak, uap air, karbonmonoksida, sulfurdioksida,
dll.
Udara juga mengandung uap air yang
jumlahnya bervariasi. Udara kering (misal di daerah gurun) mengandung sedikit
uap air. Udara basah (misal di wilayah hutan tropis) bisa mengandung 6% uap
air.
V.
Struktur vertikal atmosfer
1. Lapisan troposfer
Gejala cuaca (awan,
petir, topan, badai, dan hujan) terjadi di lapisan ini. Pada lapisan troposfer
terdapat penurunan suhu yang terjadi karena troposfer menyerap sangat sedikit radiasi
gelombang pendek dari matahari, sementara permukaan tanah memberikan panas pada
lapisan troposfer yang terletak di atasnya (dapat melalui konduksi, konveksi,
adveksi, dan turbulensi), serta ada proses kondensasi dan sublimasi yang
dilepaskan oleh uap air atmosfer.
*
Konduksi : proses pemanasan secara
merambat atau bersinggungan.
*
Konveksi : proses pemanasan secara
vertikal.
*
Adveksi : proses pemanasan secara
horizontal.
*
Turbulensi : proses
pemanasan secara tidak beraturan.
*
Kondensasi : proses pendinginan yang mengubah wujud uap air
menjadi air.
*
Sublimasi : proses
perubahan wujud es menjadi uap air.
Ciri-ciri lapisan
troposfer:
1.
Pertukaran panas banyak terjadi
pada troposfer bawah, sehingga suhu turun dengan bertambahnya ketinggian pada
situasi meteorologi (ilmu tentang cuaca). Nilainya berkisar antara 0,5°C dan 1°C
tiap 100 meter dengan nilai rata-rata 0,65°C tiap 100 meter. Di wilayah dataran
rendah setiap kenaikan 100 meter, suhu akan mengalami penurunan 0,5° C.
2.
Udara troposfer atas sangat
dingin sehingga lebih berat dibandingkan dengan udara di atas tropopause yang
menyebabkan udara troposfer tidak dapat menembus tropopause.
3. Ketinggian tropopause lebih besar di ekuator daripada di daerah
kutub. Di ekuator, tropopause terletak pada ketinggian 18 km dengan suhu -80°C.
Sedangkan di kutub tropopause hanya mencapai ketinggian 6 km dengan suhu -40°C.
Tropopause adsalah lapisan udara yang
terdapat di antara troposfer dengan stratosfer.
2. Lapisan stratosfer
Lapisan atmosfer di
atas tropopause merupakan lapisan
inversi, artinya suhu udara bertambah tinggi (panas) seiring dengan naiknya
ketinggian. Disebut juga lapisan isothermis. Kenaikan suhu ini disebabkan oleh
lapisan ozonosfer yang menyerap radiasi ultraviolet dari matahari. Bagian atas
stratosfer dibatasi oleh permukaan diskontinuitas suhu yang disebut stratopause. Stratopause terletak pada ketinggian
60 km dengan suhu 0°C.
3. Lapisan mesosfer
Lapisan mesosfer
ditandai dengan penurunan orde suhu 0,4°C setiap 100 meter, karena lapisan ini
mempunyai keseimbangan radiasi yang negatif. Bagian atas mesosfer dibatasi oleh
mesopause yaitu lapisan di dalam
atmosfer yang mempunyai suhu paling rendah (-100°C). Ketinggian sekitar 85 km.
4. Lapisan termosfer
Lapisan ini terletak
pada ketinggian 85-300 km yang ditandai dengan kenaikan suhu dari -100°C sampai
ratusan bahkan ribuan derajad.
Bagian
atas lapisan atmosfer dibatasi oleh termopause
yang meluas dari ketinggian 300-1000 km. Suhu termopause adalah konstan
terhadap ketinggian, tetapi berubah menurut waktu, yaitu berhubungan dengan
insolasi (incoming solar radiation).
Suhu pada malam hari berkisar antara 300°-1200°C dan pada siang hari 700°-1700°C.
Densitas termopause sangat kecil, kira-kira 10 kali densitas atmosfer permukaan
tanah.
Weather and Climate
I.
Pengertian Cuaca dan Iklim
Cuaca adalah keadaan udara pada saat
tertentu dan di wilayah tertentu yang relatif sempit dan pada jangka waktu yang
singkat.
Iklim adalah keadaan cuaca rata-rata
dalam waktu yang lama. Penyelidikannya 10-30 tahun dan meliputi wilayah yang
luas.
II.
Unsur-Unsur Cuaca dan Iklim
- Suhu udara
Suhu udara adalah
keadaan panas atau dinginnya udara. Alat untuk mengukur suhu udara atau derajad
panas disebut termometer. Pengukuran biasa dinyatakan dalam skala Celsius (C),
Reamur (R), dan Fahrenheit (F). Suhu udara tertinggi di permukaan bumi adalah
di daerah tropis (sekitar ekuator) dan makin ke kutub makin dingin.
Pada waktu kita
mendaki gunung, suhu udara terasa dingin saat ketinggian bertambah. Tiap
kenaikan bertambah 100 meter, suhu udara berkurang (turun) rata-rata 0,6°C.
Penurunan suhu semacam ini disebut gradien temperatur vertikal atau lapse rate. Pada udara kering, besar
lapse rate adalah 1°C.
Rumus gradien suhu untuk daerah tropis
Contoh
Berapakah suhu udara di Kota Wonosobo yang memiliki
ketinggian 800 mdpl?
800 m
= 26,3°C – { 0,65°C
x ――― }
100 m
= 26,3°C – {
0,65°C x 8 }
= 26,3°C – 5,2°C
= 21,1°C
Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu udara suatu
daerah:
a.
Lama penyinaran matahari
·
Lamanya penyinaran matahari
membuat tinggi temperatur.
·
Semakin miring sinar matahari
semakin berkurang panasnya.
·
Semakin tinggi tempat semakin
rendah suhunya.
·
Keadaan tanah, tanah yang licin
dan putih banyak memantulkan panas. Tanah yang hitam dan kasar banyak menyerap
panas.
·
Daratan cepat menerima dan
melepaskan panas dibandingkan lautan.
b.
Sudut datang sinar matahari
c.
Relief permukaan bumi
d.
Banyak sedikitnya awan
e.
Perbedaan letak lintang
f.
Sifat permukaan bumi
Amplitudo suhu
*
Amplitudo suhu harian : perbedaan suhu
harian tertinggi dan terendah.
*
Amplitudo suhu bulanan : perbedaan suhu rata-rata harian tertinggi dan terendah.
*
Amplitudo tahunan : perbedaan
suhu rata-rata bulan terpanas dengan suhu rata-rata terdingin.
*
Jalan suhu harian : perubahan
suhu naik atau turun dalam satu hari.
*
Besar kecilnya amplitudo suhu
dipengaruhi oleh keadaan permukaan bumi, tinggi rendahnya kelembapan udara, dan
sifat arus laut pada laut/samudera sekitarnya.
- Tekanan udara
·
merupakan tenaga yang bekerja
untuk menggerakkan massa
udara dalam setiap satuan luas tertentu.
·
Diukur dengan menggunakan
barometer.
·
Satuan tekanan udara adalah
milibar (mb).
·
Garis yang menghubungkan
tempat-tempat yang sama tekanan udaranya disebut sebagai isobar.
Variasi Tekanan Udara
Tekanan udara dibatasi oleh ruang dan
waktu. Artinya pada tempat dan waktu yang berbeda, besarnya juga berbeda.
a.
Tekanan udara secara vertikal →
makin ke atas semakin menurun. Hal ini dipengaruhi oleh:
·
Komposisi gas penyusunnya makin
ke atas makin berkurang.
·
Sifat udara yang dapat
dimampatkan, kekuatan gravitasi makin ke atas makin lemah.
·
Adanya variasi suhu secara
vertikal di atas troposfer (>32 km) sehingga makin tinggi tempat suhu makin
naik.
b.
Tekanan udara secara horizontal
yaitu variasi tekanan udara
dipengaruhi suhu udara, bahwa daerah yang suhu udaranya tinggi akan bertekanan
rendah dan daerah yang bersuhu udara rendah tekanannya tinggi.
Pola penyebaran tekanan udara
horizontal dipengaruhi:
·
Lintang tempat.
·
Penyebaran daratan dan lautan.
·
Pergeseran posisi matahari
tahunan.
Isobar di Selandia Baru dan Australia bagian timur
- Kecepatan angin
Angin merupakan
udara yang bergerak. Sifat angin meliputi kekuatan angin, arah angin, dan
kecepatan angin. Arah dan kekuatan angin dapat diketahui dengan bermacam-macam
cara, antara lain dengan bendera angin. Arah angin dinyatakan dalam derajad → 360°
atau 0° (angin utara), 90° (angin timur), 180° (angin selatan), 270° (angin
barat).Kecepatan angin diukur dengan anemometer.
Kecepatan angin
ditentukan oleh:
a.
Gradien barometrik
yaitu angka yang menunjukkan
perbedaan tekanan udara melalui dua garis isobar yang dihitung untuk tiap-tiap
111 km (= 1°) di ekuator.
Contoh
Bila garis isobar I tekanan udaranya 2010 mb, garis
isobar II tekanan udaranya 2000 mb, serta jarak kedua garis isobar adalah 300
km tentukan gradient barometriknya!
Garis isobar I = 2010 mb
Garis isobar II = 2000 mb
Selisih tekanan = 10 mb
Gradien barometriknya = 10 : (300:111)
= 10 : 2,702
= 3,7 mb
Hukum Stevenson berbunyi “kecepatan
angin bertiup berbanding lurus dengan gradien barometriknya.”
b.
Relief permukaan bumi → angin
bertiup kencang pada daerah yang reliefnya rata.
c.
Tidak adanya pohon-pohon yang
tinggi dan lebat.
d.
Letak lintang
Hukum Buys Ballot berbunyi “angin
bertiup dari daerah yang bertekanan tinggi ke daerah yang bertekanan rendah dan
mengalami pembiasan ke kanan di belahan bumi utara serta ke kiri di belahan
bumi selatan.”
Macam-macam angin
a.
Angin tetap → angin
pasat, angin barat, angin timur.
b.
Angin tidak tetap → angin
darat dan angin laut, angin gunung dan angin lembah, angin jatuh atau terjun.
*
Angin siklon
adalah angin yang gerakannya berputar
memusat. Gerakan angin di belahan bumi utara arah perputarannya berlawanan
dengan arah jarum jam. Sedangkan di belahan bumi selatan searah dengan putaran
jarum jam.
*
Angin antisiklon
adalah angin yang berputar
meninggalkan daerah bertekanan udara maksimum. Di belahan bumi utara
perputarannya searah dengan jarum jam, sedangkan di selatan berlawanan dengan
perputaran jarum jam.
- Awan
merupakan kumpulan
tetesan air (kristal-kristal es) di dalam udara di atmosfer yang terjadi karena
adanya pengembunan/pemadatan uap air yang terdapat di dalam udara setelah
melampaui keadaan jenuh.
Pembagian awan yang
diketahui sekarang adalah hasil kongres yang diadakan di Munchen tahun 1802 dan
Uppsala
(Swedia) tahun 1894.
*
Kabut adalah udara air yang
terkondensasi berubah menjadi titik air yang melayang-layang dekat permukaan
bumi. Di daerah industri kabut dapat bercampur dengan asap/gas sisa-sisa
pembakaran, membentuk smog. Smog
sangat menghalangi pemandangan kita.
- Kelembapan udara
a.
Kelembapan mutlak (absolut)
adalah bilangan yang menunjukkan berapa gram uap air yang tertampung dalam satu
meter kubik udara.
b.
Kelembapan nisbi (relatif)
adalah bilangan yang menunjukkan berapa persen perbandingan antara uap air yang
ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air maksimum yang dapat
ditampung oleh udara tersebut.
Rumus kelembapan nisbi
Contoh
Suatu udara di sebuah ruangan laboratorium dengan ukuran
3 x 3 x 3 m atau bervolume 27 m3 mengandung uap air dengan ukuran
sebanyak 360 gram, dan pada suhu udara 21° C mengandung uap air sebanyak 18,5
gram, maka:
·
Kelembapan mutlaknya
360 gr / 27 m3
= 13,33 gr/m3
·
Kelembapan relatifnya
(13,33 / 18,5) x
100% = 72%
- Curah hujan
adalah jumlah air
hujan yang turun pada suatu daerah dalam waktu tertentu. Faktor-faktor yang
mempengaruhinya:
·
Letak DKAT (daerah konvergensi
antar tropik).
·
Bentuk medan/topografi.
·
Arah lereng medan .
·
Jarak perjalanan angin di atas medan datar.
·
Posisi geografis daerahnya.
- Radiasi matahari.
Energi radiasi matahari praktis
merupakan satu-satunya energi yang mempengaruhi dinamika atmosfer dan
bermacam-macam proses yang ada di dalam atmosfer dan permukaan bumi. Dinamika
atmosfer dan bermacam-macam proses yang ada di dalamnya membentuk suatu kondisi
atmosfer yang membangun iklim bumi.
Untuk mengerti iklim bumi dan
mekanisme perubahannya maka data radiasi matahari merupakan salah satu data
yang harus ada. Stasiun GAW Bukit Kototabang merupakan salah satu tempat
pengamatan radiasi matahari yang cukup lengkap. Di tempat ini empat paramater
dasar radiasi matahari diamati, yaitu radiasi global, baur, langsung dan infra
merah dekat (near infra red).
Radiasi global adalah radiasi matahari yang diterima permukaan bumi, baik berupa radiasi langsung maupun radiasi baur. Sedangkan radiasi langsung adalah radiasi matahari yang diterima permukaan bumi yang berasal dari pusat dan daerah sekitar piringan matahari. Selanjutnya radiasi baur adalah radiasi matahari yang diterima permukaan bumi yang berasal dari hamburan molekul udara, partikel udara dan awan.
Radiasi global adalah radiasi matahari yang diterima permukaan bumi, baik berupa radiasi langsung maupun radiasi baur. Sedangkan radiasi langsung adalah radiasi matahari yang diterima permukaan bumi yang berasal dari pusat dan daerah sekitar piringan matahari. Selanjutnya radiasi baur adalah radiasi matahari yang diterima permukaan bumi yang berasal dari hamburan molekul udara, partikel udara dan awan.
0 komentar:
Posting Komentar