HIDROMETEOROLOGI Tatap Muka Keenam (SUHU UDARA II) Dosen : DR. ERY SUHARTANTO, ST. MT. JADFAN SIDQI FIDARI, ST. MT 5. Penyebaran Suhu Menurut Ruang dan Waktu A. Penyebaran Suhu Vertikal Pada lapisan troposfer, secara umum suhu makin rendah menurut ketinggian. Hal ini dapat dijelaskan dgn faktor faktor sbb: 1) Udara merupakan penyimpan panas terburuk, sehingga suhu udara sangat dipengaruhi oleh permukaan bumi tempat persentuhan antara udara dgn daratan dan lautan. Permukaan bumi tsb merupakan pemasok panas terasa untuk pemanasan udara. 1
A. Penyebaran Suhu Vertikal 2) Lautan mempunyai luas dan kapasitas panas yg lebih besar daripada daratan, sehingga meskipun daratan merupakan penyimpanan panas yg lebih buruk tetapi karena udara bercampur secara dinamis, maka pengaruh permukaan lautan secara vertikal akan lebih dominan. Akibatnya suhu akan turun menurut ketinggian baik di atas lautan maupun daratan. A. Penyebaran Suhu Vertikal Rata rata penurunan suhu udara menurut ketinggian di Indonesia sekitar 5 6 C tiap kenaikan 1000 m. 2
Kapasitas panas (C) Menunjukkan potensi panas yang dapat dikandung suatu benda c v : 717 J/kg/K c p : 1004 J/kg/K Kapasitas panas benda tergantung pada massa (m), jumlah mol (n) dan panas jenis (c). Untuk gas panas jenis dapat dibedakan atas panas jenis pada volume tetap (c v )dan tekanan tetap (c p ) c tanah : 800 J/kg/K c air : 4200 J/kg/K Lautan penyimpan panas yang baik sementara udara penyimpan panas yang buruk H = - ρ cp/ra dt/dz F=ε σts 4 G = - Қ dt/dz 3
B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Suhu di permukaan bumi makin rendah dgn bertambahnya lintang spt halnya penurunan suhu menurut ketinggian. Bedanya pada penyebaran suhu secara vertikal permukaan bumi merupakan sumber pemanasan sehingga makin tinggi tempat makin rendah suhunya (sampai troposfer) B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Sedangkan pada penyebaran suhu menurut letak lintang, sumber energi utama berasal dari daerah tropika (antara 30 LU 30 LS) yg merupakan penerima energi radiasi surya terbanyak. Sebagian energi tersebut dipindahkan ke daerah lintang tinggi untuk menjaga keseimbangan energi secara global. 4
B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Pemindahan energi dari daerah tropika ke daerah lintang tinggi terutama melalui sirkulasi udara umum yg dapat dijelaskan secara sederhana dgn tiga buah sel. Hadley Cell merupakan sirkulasi udara antara khatulistiwa (0 ) dgn daerahsekitar30 LU dan 30 LS. Faktor Penggerak Variasi Suhu Berdasarkan Letak Lintang Hadley Cell Hadley Cell 5
B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Pada sirkulasi ini, penguapan sangat intensif terjadi di sekitar khatulistiwa pada pusat tekanan rendah yg disebut ITCZ (Inter Tropical Convergence Zone) yg dicirikan oleh banyaknya awan pada daerah tsb. ITCZ ini bergerak mengikuti matahari (matahari seolah olah bergerak dari 23,5 LU sampai 23,5 LS) sehingga posisinya selalu berubah ubah sesuai gerakan matahari menurut letak lintang. B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Pada saat ITCZ berada pada suatu daerah maka daerah tsb akan mengalami musim hujan. Energi yg dibawa dari permukaan ke atas sebagai panas laten dalam proses penguapan akan dilepaskan di atmosfer pada saat terjadi awan. Panas yg dilepaskan ini selanjutnya dibawa ke lintang yg lebih tinggi (30 LU dan 30 LS) dalam sirkulasi Hadley Cell. 6
B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Pada daerah lintang tsb yg merupakan pusat tekanan tinggi di permukaan bumi, udara bersama sama udara dari equator yg membawa panas bergerak turun sehingga awan jarang atau tidak pernah terjadi di daerah ini. Perlu dicatat bahwa bila aliran udara bergerak ke bawah, maka suhu udara akan meningkat sehingga tidak terjadi proses kondensasi untuk terjadi awan. B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Karena pada daerah daerah sekitar 30 LU dan 30 LS jarang terjadi hujan maka daerah tersebut umumnya adalah daerah gurun pasir seperti di Australia tengah, Afrikadan daratan Cina. Selanjutnya energi panas tsb dipindahkan ke daerah lintang yg lebih tinggi (daerah temperate) menuju pusat tekanan rendah pada Ferrel Cell. 7
B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Pada daerah tekanan rendah tsb terjadi banyak hujan dan biasanya banyak dijumpai pusat pusat pemukiman spt pada kota kota Eropa barat dan Australia bagian selatan. Proses pemindahan panas tsb berlanjut sampai mendekati kutub, tetapi energi panasnya telah sangat berkurang. Oleh sebab itu kutub selalu dingin. B. Penyebaran Suhu di Permukaan Bumi Variasi suhu menurut tempat juga dipengaruhi oleh posisi daerah terhadap daratan dan lautan serta keadaan unsur iklim seperti perawanan. Variasi menurut tempat ini juga sangat ditentukan oleh waktu.sebagai contoh, daerah daratan (benua) akan mempunyai suhu lebih rendah dari kepulauan pada musim dingin (winter) tetapi lebih tinggi pada musim panas (summer) karena kapasitas panas tanah dari benua yg luas tsb lebih rendah daripada lautan. 8
c. Suhu Diurnal dan Harian Di daerah tropika fluktuasi suhu rata rata harian relatif konstan sepanjang tahun sedangkan fluktuasi suhu diurnal (variasi antara siang dan malam hari) lebih besar daripada fluktuasi suhu rata rata harian. Fluktuasi suhu rata rata harian di daerah lintang tinggi jauh lebih besar daripada daerah tropika. Hal ini disebabkan perbedaan suhu yg tinggi antara musim panas (summer) dgn musim dingin (winter) pada daerah lintang tinggi. c. Suhu Diurnal dan Harian Perbedaan tsb terjadi karena perbedaan penerimaan energi radiasi surya antara kedua musim tsb, baik kerapatan fluksnya maupun periode penerimaannya (panjang hari) akibat posisi matahari terhadap lintang. Pada bulan Juni Agustus belahan bumi utara (misalnya di negara negara Eropa) akan mengalami musim terpanas sedangkan belahan bumi selatan (misalnya di Australia dan New Zealand) akan mengalami musim terdingin. 9
c. Suhu Diurnal dan Harian Demikian halnya, pada bulan bulan Desember Februari belahan bumi utara akan mengalami musim terdingin tetapi belahan bumi selatan akan mengalami musim terpanas. Perlu diperhatikan bahwa tercapainya suhu tertinggi pada musim panas atau terendah pada musim dingin tidak terjadi pada saat matahari berada posisi terjauh dari equator (lintang 23,5 LU sampai 23,5 LS), melainkan terjadi keterlambatan waktu (time lag) sekitar 1 2 bulan. c. Suhu Diurnal dan Harian Pada variasi diurnal, suhu maksimum tercapai sekitar pukul 14.00 yaitu setelah radiasi maksimum. Sebelum suhu maksimum, radiasi surya datang masih lebih besar daripada radiasi keluar berupa pantulan gelombang pendek dan pancaran radiasi bumi berupa gelombang panjang (radiasi netto positif). Sehingga pemanasan udara (H) berlangsung terus meskipun radiasi surya maksimum telah terjadi sekitar pukul 12.00. 10
c. Suhu Diurnal dan Harian Dalam hal ini keterlambatan waktu (time lag) antara radiasi surya maksimum dan suhu maksimum sekitar 2 jam. Setelah suhu maksimum tercapai, radiasi keluar akan lebih besar dari yg datang (radiasi netto negatif) sehingga suhu akan terus turun sampai tercapainya suhu minimum pada pagi hari (sekitar pukul 04.00). c. Suhu Diurnal dan Harian Setelah itu suhu naik kembali pertama tama karena adanya tambahan energi dari proses pengembunan yg melepaskan panas laten yg dikandung uap air. Selanjutnya energi berasal dari radiasi surya dari pagi hingga sore hari berikutnya. Proses ini berlangsung bila tidak ada pengaruh perpindahan panas secara horizontal seperti front panas dan front dingin yg melewati daerah tersebut. 11
c. Suhu Diurnal dan Harian Di daerah temperate, fluktuasi suhu diurnal tidak hanya ditentukan oleh neraca energi seperti sebelumnya, tetapi jugaoleh pergerakan massa udara panas dan dingin. Front adalah bagian terdepan dari massa udara yg bergerak, sehingga ada front panas (bila massa udara tsb lebih panas dari udara sekitar) serta front dingin (bila massa udara bersuhu lebih rendah). c. Suhu Diurnal dan Harian Front panas berasal dari daerah tropika sedangkan front dingin berasal dari daerah kutub. Keduanya bertemu di daerah temperate dan mempengaruhi keadaan cuaca serta sifat sifat iklim di daerah tsb. 12
6. Alat alat Pengukur Suhu Alat pengukur suhu secara umum disebut termometer. Sedangkan alat pengukur suhu otomatis yg menggunakan kertas pias sebagai perekam datanya disebut termograf. Termogram adalah tempat pencatatan data tersebut (kertas pias). 6. Alat alat Pengukur Suhu Alat alat pengukur suhu tsb harus terpasang pada tempat yg terlindung dari hujan, pengembunan dan radiasi surya langsung. Pada stasiun klimatologi, alat alat tersebut diletakkan di dalam sangkar cuaca yg disebut Stevenson screen. Variasi suhu musiman dan tahunan dihitung dari suhu rata rata harian yg berbeda dari hari ke hari. Ada beberapa cara untuk menghitung suhu rata rata harian (T), misalnya : 13
6. Alat alat Pengukur Suhu T = (T maks + T min )/2 T = ΣT i i= 0,1,2,, 23 T = (2T 07.30 + T 13.30 + T 17.30 )/4 Dengan : T maks dan T min = suhu udara maksimum dan minimum ( C) T i = suhu udara pada pukul i T 07.30 ;T 13.30 ;T 17.30 = suhu udara pada pukul 07.30, 13.30 atau 17.30 ( C) 6. Alat alat Pengukur Suhu Semua cara tsb menggambarkan keadaan suhu rata rata pada hari tertentu berdasarkan suhu yg diamati (T maks dan T min,t i,t 07.30 ;T 13.30 dan T 17.30 ). Waktu pengamatan dilakukan berdasarkan waktu setempat (WS) yg juga berlaku untuk unsur unsur iklim lainnya. Waktu setempat tergantung pada letak bujur stasiun klimatologi serta tanggal pengamatan untuk koreksi waktu. 14
6. Alat alat Pengukur Suhu Dengan kemajuan bidang elektronika dewasa ini alat pengukur suhu otomatis tidak lagi menggunakan kertas pias tetapi data tersebut dapat direkam pada penyimpan data elektronik (data logger) Dengan alat ini, pengukuran dapat dilakukan secara kontinyu (tiap jam, menit, detik) yg kemudian datanya dapat diambil dan diolah secara langsung menggunakan komputer. 15
16