II. CUACA DAN IKLIM A. Definisi (pengertian) Cuaca adalah keadaan fisis atmosfer pada suatu saat di suatu tempat. Keadaan fisik atmosfer ini dinyatakan dengan hasil pengukuran berbagai unsur-unsurnya, misalnya suhu udara, curah hujan, tekanan, kelembaban, laju dan arah angin, perawanan, penyinaran matahari, dll.. Iklim adalah keadaan yang mencirikan atmosfer pada suatu daerah dalam jangka waktu cukup lama, yaitu kirakira 30 tahun (?). Keadaan yang mencirikan itu diungkapkan dengan hasil pengukuran berbagai unsur cuaca yang dilakukan selama periode waktu tersebut. Iklim tidak hanya merupakan rata-rata dari kondisi atmosfer atau rata-rata cuaca, tetapi lebih dari itu iklim perlu diketahui fluktuasinya terhadap rata-ratanya, keadaan ekstrimnya, dan frequensi kejadiannnya.
Cuaca di tempat A pada pukul 07.00 WIB tgl. 9/9/2010 Letak: 06 o 30 LS; 105 o 40 BT, 101 m dpl.. Unsur Cuaca 1. Penerimaan radiasi matahari 2. Suhu udara 3.Tekanan udara 4. Kelembaban udara 5. Kecepatan angin 6. Arah angin 7. Penutupan langit oleh awan Nilai 145 W/m 2 22,7 o C 995,1 mb 85 % 2m/detik 45 o 0,4
Bulan Iklim di tempat A (letak: 06 o 30 LS; 105 o 40 BT, 101 m dpl.) selama 30 tahun RM suhu KN Hujan Penguapan Maks. Min. Rataan (%) mm hari angin Jan. Feb. Maret April Mei Juni Juli Agust. Sept. Okt. Nov. Des. 8,2 9,4 10,1 9,2 12,5 16,6 20,6 20,4 18,9 17,1 16,0 8,8 28,8 28,8 29,3 30,2 30,3 30,0 30,2 30,7 31,1 30,8 30,3 29,5 21,8 21,8 21,8 22,0 22,1 21,6 21,1 21,2 21,6 21,9 22,0 22,0 24,5 24,5 24,7 25,2 25,3 25,1 25,1 25,2 25,4 25,3 25,1 24,8 85 86 85 83 82 80 77 76 76 79 81 82 419 390 392 401 375 256 226 264 273 460 416 332 25,3 24,0 25,7 22,8 18,7 14,7 12,8 13,6 15,8 21,6 22,9 24,3 56 59 78 96 102 125 129 135 135 126 91 72 1,1 1,1 1,3 1,4 1,0 1,2 1,4 1,4 1,4 1,6 1,4 1,4 Jumlah Rataan 167,8 14,0-30,0-21,7-25,0-81 4.204-242,2-1.024 -- - 1,3
Pengetahuan yang mempelajari iklim disebut klimatologi. Klimatologi ini menguraikan hakikat iklim, distribusinya terhadap ruang, serta variasinya terhadap waktu, hubungannya dengan unsur lain, dan aktivitas manusia. Pengetahuan yang membelajari cuaca disebut meteorologi. Meteorologi ilmu yang mempelajari keadaan fisik dan dinamisnya atmosfer, serta interaksinya dengan permukaan bumi di bawahnya.
Kajian iklim pada pendekatan klimatologi tradisional baru menyangkut penjelasan sebagian dari iklim (partial), tetapi sekarang sudah berkembang pendekatan secara global. Sistem iklim adalah satu kesatuan keadaan alam yang menentukan keadaan iklim. Anasirnya terdiri atas: 1. Atmosfer, adalah gas atau campuran gas, merupakan komponen peubah utama iklim 2. Biosfer, mencakup tetumbuhan dan makhluk hidup di daratan, laut dan udara. Semuanya peka terhadap iklim dan sebaliknya dapat memengaruhi iklm (kehidupan iklim) 3. Hidrosfer, merupakan perairan yang teragihkan pada permukaan bumi, misalnya laut(an), danau, sungai, dan air tanah. Lautan paling dominan memengaruhi iklim
4. Kriosfer, adalah masa es dan endapan salju. Misalnya lapisan es benua, gletser, es lautan, tutupan salju permukaan, es danau, dan es sungai. 5. Litosfer. Masa daratan dari permukaan bumi yang terdiri atas pegunungan, batuan, tanah, dan cekungan lautan Kelima komponen ini berinteraksi (saling pengaruh mempengaruhi) menghasilkan iklim (=pengendali iklim). Sistem iklim tersebut juga dapat berubah dipengaruhi dari luar sistem tersebut
Lapisan Komposisi Ciri-ciri Sumber bahang dari Troposfer 80 % gas H 2 O, Aerosol penurunan suhu Tebal (km) permukaaan bumi 0-10 Keterangan Lap pembangkit cuaca Stratosfer Ozon (O 3 ) (max. 22 km) Peningkatan suhu penyerapan radiasi UV oleh ozon 10-50 Penyaring radiasi UV
Lapisan Komposisi Ciri-ciri Sumber bahang dari Tebal (km) Ketrangan Mesosfer O 2, CO 2 penurunan suhu Penyerapan radiasi Snr. Mth. Oleh O 2 50-100 Komposisinya homogen Termosfer (ionosfer) N 2, O 2 ( >100 km) peningkatan suhu penyerapan radiasi UV oleh O 2 100-500 Komposisinya tidak homogen -ionisasi oleh sinar X Eksosfer O 2, H 2, He tumbukan antar atom > 1000 1 % gas terionkan
Struktur tekanan dan suhu vertikal 10-13 ionosfer 1000 termosfer 500 10-8 200 mesopaue 100 tekanan (atm) 10-3 10-1 stratopause tropopaus 50 20 10 Ketinggian (km) 8,883 5 altokumulus 2 kumulus 1 1-100 -50 stratus Peg. Himalaya 0 50 100 0 Suhu ( o C)
Nama Gas Kadar (%) Keterangan Nitrogen (N 2 ) 78,0800 Oksigen (O 2 ) 20,9500 Argon (Ar) 0,9300 Karbon dioksida (CO 2 ) 0,0340 Neon (Ne) 0,0018 Helium (He) 0,00052 Ozon (O 3 ) 0,00006 Hidrogen (H 2 ) 0,00005 Kripton (Kr) 0,00011 Metane (CH 4 ) 0,00015 Xenon (Xe) Sangat kecil 99,03 % 80 % terdapat di troposfer
Cuaca terbentuk karena ada energi dari luar sistem dan dari interaksi antar sistem iklim. Peran energi dari luar sistem iklim lebih besar daripada dari dalam sistem iklim. Energi dari luar sistem hanyalah radiasi matahari. Radiasi mthr. adalah energi yang berasal dari reaksi inti (fusi nuklir) yang mengubah H menjadi He. Mthr. setiap menit memancarkan 56 x10 26 kalori (= 73,5 juta watt/m 2, bumi menerima energi itu hanya 2,5 x 10 18 kalori (1360 watt/m 2 ) = ½ x 10-9 nya. Radiasi yang jatuh ke bumi disebut INSOLASI, dan energi radiasi yang diterima di puncak atmosfer bumi/cm 2 adalah ratarata 2,0 kal/menit/cm 2 Variasi energi radiasi mthr. yang masuk ke atmosfer, misalnya siang-malam, gerak semu matahari, menyebabkan perbedaan sudut datang di permukaan bumi, maka keadaan ini menyebabkan perbedaan energi yang diterima di atmosfer dan di permukaan bumi.
147-152 juta km bumi
E. Pembentukan Cuaca B Keragaman Radiasi mthr., keragaman pemanasan-pendinginan di permukaan bumi, maka (1) Penerimaan radiasi yang diterima juga berragam (2) Suhu udara dan tanah berragam (3) Tekanan udara ke samping berragam (4) Penguapan berragam (5) Kelembab(p)an udara berragam (6) Awan dan hujan berragam
Pkl. 12.00 siang Pkl. 18.00 Pkl. 06.00 Malam hari
Perbedaan sudut datang radiasi matahari menyebabkan perbedaan pemanasan-pendinginan, peningkatan penurunan tekanan, penguap-an-kondensasi, kelembaban-kekeringan, pembentukkan awal- curahan. Perubahan sudut datang sinar harian (pagi,siang, sore, musiman) menyebabkan perubahan jumlah energi yang masuk ke atmosfer bumi. Akibatnya terjadi perubahan dalam pemanasan-pendinginan, peningkatan penurunan tekanan, penguapan-kondensasi, kelembaban kekeringan, harian, bulanan, dan tahunan. Keadaan fisik atmosfer ini dapat diukur. Keadaan fisik yang dapat diukur adalah (1) radiasi yang diterima, (2) suhu udara, (3) tekanan udara, (4) penguapan, (4) kelembab(p)an, (5) curah hujan, (6) arah dan kecepatan pergerakan udara. Keadaan fisik atmosfer yang dapat diukur ini disebut UNSUR CUACA. Jadi unsur cuaca adalah keadaan fisik atmosfer yang dapat diukur.
UNSUR CUACA keadaan fisik atmosfer yang dapat diukur (1) radiasi yang diterima (energi dan penyinaran matahari), - Energi -- radiometer (piranometer, pirhilometer, dan difusometer) -Piranometer (solarimeter) mengukur energi mthr semua panjang gelombang (radiasi global) -Penyinaran matahari Campbell-Stokes (mengukur lamanya penyinaran matahari) (2) suhu udara-termometer (t. maksimum--air raksa) dan minimum--alkohol) (3) tekanan udara-barometer (bar= 1000 mb, 1 atm= 1013,2 mb) (4) penguapan--tangki penguapan klas A (pan Evaporimeter)
UNSUR CUACA keadaan fisik atmosfer yang dapat diukur (5) kelembab(p)an-psikrometer Asman dan ayun (t. bola basah dan kering) (6) curah hujan- penakar hujan (ombrometer). Penakar hujan non rekam (O = 100, 200, 500 cm 2 ) dan rekam (tilting siphon, tipping bucket, dan kolektor timbang) (7) pergerakan udara permukaan (arah dan kecepatan) Anemometer (jenis mangkok dan jenis balingbaling). Bila taka ada alat kec. Angin dapat ditaksir dengan sekala BEAUFORT (0-12 sekala, dasarnya benda yang bisa bergerak oleh angin)
Cuaca dan iklim tidak sama, tetapi keduanya dinyatakan dengan unsur yang sama. Keadaannya ditentukan oleh keadaan dari komponen dalam dan luar sistem iklim, misalnya keadaan atmosfer, biosfer, hidrosfer, litosfer, dan kriosfer, dan keadaan matahari. Perubahan dalam komponen sistem iklim yang menyebabkan perubahan proses fisika atmosfer (unsur cuaca atau iklim) disebut sebagai pengendali cuaca (iklim). Dari luar sistem radiasi sinar matahari -Daya pancar gelombang elektro. sangat beragam anatar lokasi dan antar waktu -jarak bumi matahari berkoncah antara 147 dan 152 juta km -noda matahari (sun spot) berubah dengan daur 11 tahun Ketiga keadaan ini berpengaruh terhadap penerimaan radiasi di atmosfer maupun di permukaan bumi cuaca berubah.
Dari litosfer fisografi (bentuk dan ukuran) -ketinggian tempat, -- makin tinggi tempat, nilai rho makin kecil menyebabkan penurunan tekanan dan suhu udara ( ) -derajat lintang, -- posisi matahari terhadap bumi yang menyebabkan keragaman penerimaan radiasi matahari ( ) -posisi terhadap lautan, -- laut (an) sumber uap air. Makin dekat dengan sumber air, maka makin berpeluang mendapat tiupan angin. Akibatnya unsur cuaca berubah -pusat tekanan tinggi dan rendah,-- perbedaan panas jenis daratan (tanah) dan perairan menyebabkan perbedaan suhu udara di atasnya, maka menyebabkan perbedaan tekanan udara. -masa udara, -- masa atmosfer radius 1000 km adalah raksasa bila masa itu bersifat dingin dan kering, dingin dan lembab, panas dan lembab, panas dan kering, maka apabila mengalir dapat mempengaruhi dan mengubah cuaca. (batas kuliah)
-topografi, -- lereng-lereng perbukitan, dan pegunungan yang menghadap ke arah angin dari laut memberikan efek orografi pada curah hujan. -kegiatan kegunungapian, -- hasil kegunungapian memberikan debu, gas-gas, dan panas memberikan efek terhadap fisika atm. Dari hidrosfer arus lautan adalah aliran masa air di samudra dalam volume raksasa yang berlangsung secara rutin/musiman. Ada arus panas dan dingin, maka arus itu menentukan suhu udara di atasnya Dari biosfer kegiatan kehidupan (alami maupun buatan, tradisional industri canggih) menghasilkan gas-gas rumah kaca. Dari atmosfer-- perubahan orbit bumi, keluaran matahari, distribusi daratan dan lautan, dan peningkatan jumlah gas dalam atmosfer. Dari kriosfer kriosfer menyediakan masa es dan endapan salju.
Struktur tekanan dan suhu vertikal 10-13 ionosfer termosfer 1000 500 10-8 200 mesopaue 100 10-3 stratopause 50 20 tekanan (atm) 10-1 tropopaus altokumulus 8,883 10 5 2 Ketinggian (km) kumulus 1-100 stratus -50 Peg. Himalaya 0 50 100 0 1 Suhu ( o C)