Perkiraan Iklim
Data-data cuaca (Suhu, Cahaya Matahari, dan Air Hujan)
Pengendali Iklim
Faktor-faktor yang menyebabkan perbedaan iklim/cuaca dari satu tempat ke tempat yang lain
Faktor Pengendali Iklim
1. Pancaran radiasi surya
Matahari adalah sumber energi utama bagi bumi sejak lama dianggap sangat mempengaruhi variabilitas iklim. Pemanasan matahari pada siang hari dan pendinginan pada malam hari dalam skala harian, atau musim panas dan musim dingin dalam skala tahunan, berperan besar pada gerakan massa udara dalam bentuk angin, baik dalam skala lokal maupun global. Demikian juga penguapan air di permukaan bumi oleh matahari sehingga menjadi awan dan dari awan itu turun hujan kemudian airnya mengalir ke tempat yang rendah, tampak jelas peranan matahari dalam siklus hidrologi yang merupakan gerakan massa air.
Dalam penerimaan cahaya matahari di permukaan bumi tidak sama sehingga menyebabkan cuaca yang beragam. Hal tersebut dipengaruhi oleh beberapa factor, diantaranya:
· Bentuk bumi yang bulat
· Rotasi bumi
· Revolusi bumi
Perpindahan posisi matahari dari utara ke selatan mengakibatkan terjadi perubahan musim.
Iklim sebagai suatu keadaan cuaca rata-rata jangka panjang ternyata bervariasi atau bahkan berubah. Faktor-faktor yang mempengaruhi perubahan itu bisa berasal dari aktivitas manusia (antropogenik) atau dari antariksa (kosmogenik). Dimana diantara dari faktor kosmogenik yaitu pancaran radiasi surya.
Perubahan iklim global yang terjadi dalam beberapa dasawarsa terakhir ini tidak hanya ditentukan dari aktivitas manusia. Aktivitas siklus matahari juga diyakini turut memiliki andil terhadap terciptanya pemanasan global.
"Secara jangka panjang, faktor kosmogenik (aktivitas matahari) memiliki andil dalam perubahan iklim yang terjadi di bumi, meskipun itu tidak sebesar pengaruh yang dipicu faktor antropogenik atau aktivitas manusia," ucap peneliti utama bidang astronomi-astrofisika Lembaga Penerbangan dan Antariksa Nasional, Thomas Djamaluddin, di Bandung.
Menurutnya, beberapa peneliti di dunia bahkan menuding bahwa aktivitas matahari dalam memicu perubahan iklim lebih dominan ketimbang faktor manusia. Hal ini ditandai sejumlah parameter, di antaranya memanasnya planet-planet lain di sistem tata surya, khususnya Planet Mars.
2. Ketinggian tempat diatas permukaan laut
Suhu udara akan semakin rendah seiring dengan semakin tingginya ketinggian tempat dari permukaan laut. Suhu menurun sekitar 0.6oC setiap 100 meter kenaikan ketinggian tempat.
Permukaan bumi merupakan permukaan yang sangat kasar. Sebagai buktinya ada daerah yang landai dan tinggi/curam. Berdasarkan variasi kekasaran, permukaan daratan digolongkan menjadi tiga:
· Dataran tinggi à > 700 m dpl
· Dataran menengahà 400-700 m dpl
· Dataran rendah à < 400 m dpl
Perbedaan dataran tinggi dan dataran rendah
Indicator
|
Dataran Tinggi
|
Dataran Rendah
|
Suhu
|
Rendah
|
Tinggi
|
Tekanan Udara
|
Rendah
|
Tinggi
|
Kelembaban
|
Tinggi
|
Rendah
|
3. Letak lintang / Derajat Lintang
Garis lintang itu adalah garis maya yang melingkari bumi ditarik dari arah barat hingga ke timur atau sebaliknya , sejajar dengan equator (garis khatulistiwa). Garis lintang terus melingkari bumi, dari equator hingga ke bagian kutub utara dan kutub selatan bumi. Menurut penamaannya, kelompok garis yang berada di sebelah selatan equator disebut Lintang Selatan (S). Sedangkan kelompok garis yang berada di sebelah utara equator disebut Lintang Utara (U). Jarak antar garis dihitung dalam satuan derajat. Garis lintang yang tepat berada pada garis khatulistiwa disebut sebagai 0º (nol derajat). Makin ke utara atau ke selatan, angka derajatnya makin besar hingga pada angka 90º (Sembilan puluh derajat) pada ujung kutub utara atau kutub selatan. Satuan derajat bisa juga disebut Jam sehingga setiap derajat terbagi menjadi 60 menit (diberi symbol ‘) dan setiap menit terbagi lagi menjadi 60 detik (diberi symbol ”). Jika misalnya garis lintang suatu tempat tertulis seperti ini : 57º 27’ 14”S, maka dibaca sebagai 57 derajat 27 menit 14 detik Lintang Selatan. Pada system pemetaan internasional huruf U sebagai Lintang Utara diganti dengan huruf N (North). Sedangkan Lintang Selatan tetap menggunakan huruf S karena Selatan dalam bahasa Inggris (South) juga berawalan huruf S.
Garis Lintang menandakan perbedaan zona iklim di bumi. Daerah diantara garis Khatulistiwa yang diapit oleh garis CANCER dan garis CAPRICORN (antara 23,27 o LU – 23,27 o LS) disebut daerah tropis, karena di sanalah sepanjang waktu matahari bersinar pada siang hari, di daerah ini hanya dikenal 2 musim yaitu musim panas dan penghujan. Sementara daerah antara 23,27o LU dan 66,33oLU serta antara 23,27oLS dan 66,33oLS disebut daerah sub-tropis, di daerah ini dapat terjadi 4 musim yaitu musim panas, musim gugur, musim dingin, dan musim semi. Sementara di daerah dekat Kutub utara dan selatan (90oLU dan 90oLS) dapat terjadi masa dimana dalam satu hari tidak muncul matahari, atau sebaliknya dalam satu hari matahari selalu bersinar (dikenal dengan istilah matahari tengah malam).
4. Posisi Terhadap Lautan
Pergerakan air laut meliputi 1/4 dari total penyebaran panas untuk iklim di seluruh dunia, suhu suatu perairan dapat memengaruhi suhu udara di atasnya yang kemudian bersama sama membawa uap air (udara lembab) ke suatu daratan, misalnya angin muson Barat yang lembab yang melewati perairan luas yang kemudian melintasi Indonesia banyak menurunkan hujan di sebagian besar wilayah Indonesia.
5. Pusat Tekanan Tinggi dan Rendah
Pemusatan tekanan udara tinggi dan rendah menyebabkan dinamika angin. Tekanan tinggi menyebabkan angin bergerak menuju daerah bertekanan rendah. Sebagai salah satu unsur cuaca, pemusatan tekanan sangat berperan sebagai pengendali cuaca. Di daerah pusat- pusat tekanan tinggi maupun rendah menyebabkan cuaca di daerah tersebut berbeda dengan daerah lainnya. Perbedaan tekanan ini dapat dibuktikan dengan adanya pergerakan angin yang relatif cepat. Sehingga dengan adanya pergerakan tersebut, dapat diketahui keadaan cuaca pada saat itu dan prakiraan cuaca untuk hari-hari berikutnya. Prakiraan cuaca ini dapat dilakukan dengan mengukur tekanan udara dan unsur-unsur cuaca lainnya. Selain itu dengan melihat peta isobar, yaitu untuk memperkirakan arah gerakan angin suatu daerah. Karena didalam peta isobar terdapat informasi besarnya tekanan pada garis-garis yang menghubungkan daerah-daerah yang bertekanan sama.
Selanjutnya sebagai pengendali iklim, pemusatan tekanan udara di daerah lintang tertentu menyebabkan angin bergerak dengan arah yang berbeda-beda. Perbedaan arah angin ini juga dipengaruhi oleh gaya coriolis. Arah inilah yang selanjutnya mempengaruhi pemusiman suatu wilayah. Pemusiman ini menjadi karakteristik iklim suatu wilayah. Misalnya akibat pemusatan tekanan udara rendah, Indonesia memiliki iklim tropis dengan dua musim yang dicirikan dengan pergerakan angin akibat pemusatan tekanan tersebut. Sama halnya dengan di daerah lain, akibat pemusatan tekanan udara ini iklim dibagi menjadi empat, yaitu : tropis, subtropis, sedang, dan kutub/dingin. Arah angin di setiaplintang dapat dilihat melalui gambar di bawah ini.
6. Massa Udara
Massa udara merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi perbedaan dan perubahan iklim di permukaan wilayah bumi. Hal ini disebabkan massa udara yang dinamis, tidak selalu tetap berada di wilayahnya, tetapi dapat bergerak ke wilayah lain. Saat pergerkan massa udara terjadi, pertemuan massa udara yang berasal dari dua wilayah tersebut akan membentuk bidang batas yang disebut front. Massa udara dapat mengalami perubahan sifat. Ini terjadi saat massa udara meninggalkan sumbernya dan berinteraksi dengan permukaan yang dilalui sehingga mengubah kestabilan dan sifat dari massa udara tersebut. Sifat-sifat massa udara ini yang akhirnya mempengaruhi iklim di permukaan bumi terutama pada suhu dan kelembapan massa udara.
7. Arus Laut
Arus laut yang dingin akan menurunkan suhu udara di daratan, sedangkan arus laut panas akan menaikkan suhu di daratan. Misalnya, Arus Teluk Atlantik Utara mempertahankan suhu musim dingin di sepanjang pantai di Eropa Barat di atas 0°C. demikian juga pengaruh arus panas Kuroshiwo pada pantai-pantai di sekitarnya. Arus yang mengarah ke kutub pada umumnya bersifat lebih panas dari pada lingkungan sekitarnya, sehingga dinamakan arus panas. Sebaliknya arus yang menuju equator pada umumnya bersifat dingin dari pada lingkungan sekitarnya, sehingga arus dingin.
Arus panas pada umumnya mengakibatkan peningkatan curah hujan, karena udara di atas lautan banyak membawa uap air. Sebaliknya arus dingin yang sedikit membawa uap air dan bergerak ke daerah lebih panas, kelembaban menjadi turun.
Udara yang terbentuk di atas macam-macam arus laut kadang-kadang dapat bertemu dan sebagian bercampur dan terkondensasi membentuk kabut.
8. Halangan pegunungan / Topografi
Adanya perubahan suhu, tekanan dan kelembaban disekitar gunung penghalang menghasilkan beberapa fenomena cuaca. Fenomena tersebut adalah angin lembah, angin gunung dan hujan orografis. Berikut adalah penjelasan dari ke tiga fenomena tersebut.
· Angin lembah adalah angin yang bertiup dari lembah gunung kearah puncak gunung yang terjadi pada siang hari. Terjadinya aliran angin ini disebabkan karena perbedaan kerapatan udara di daerah lembah dan puncak gunung. Pada siang hari puncak gunung menerima panas lebih tinggi dibanding di lembah yang terlindung, udaranya mengembang dan kerapatannya lebih rendah sehingga tekanan udara di puncak gunung lebih rendah dibanding yang ada di lembah, maka terjadilah aliran udara dari lembah menuju ke puncak gunung.
· Angin gunung adalah angin yang bertiup dari puncak gunung menuju ke lembah dan terjadi pada malam hari. Pada malam hari proses pemanasan berhenti dan udara di sekitar puncak pegunungan mengalami pendinginan lebih cepat. Adanya proses pendinginan ini mengakibatkan udara dari puncak gunung turun ke dasar lembah.
· Hujan terjadi di daerah pegunungan, yaitu massa udara yang berhembus secara horizontal di permukaan terhalang oleh gunung atau bukit-bukit, sehingga massa udara yang mengandung uap air tersebut dipaksa didorong keatas, dan cepat terkondensasi karena suhunya semakin rendah.
Massa udara yang terdorong ke atas berangsur-angsur mengalami kondensasi dengan semakin meningkatnya ketinggian. Percepatan kondensasi ini terjadi karena suhu semakin rendah dengan semakin ke puncak. Namun apabila gunung penghalangnya cukup tinggi maka hujan banyak jatuh sebelum mencapai puncak gunung, karena titik kondensasi sudah mencapai titik maksimum, sehingga ukuran butiran air sudah cukup besar dan segera jatuh sebagai hujan. Akibatnya pada puncak guung yang tinggi pada umumnya cukup gersang, karena kurang air. Efek penghalangan gunung biasanya terasa jelas pada daerah hujan (wind ward). Daerah hujan orografis yang lebat terjadi di sepanjang lereng gunung, biasanya tidak jauh dari titik presipitasi mulai terjadi. Suatu keadaan yang ideal untuk terjadinya hujan orografis yang lebat adalah bila suatu gunung yang tinggi dan berdekatan dengan pantai dimana angin laut tegak lurus terhadap gunung penghalang.
Gunung penghalang erat kaitannya dengan tiga gejala alam diatas. Dengan adanya gunung penghalang, cuaca dan iklim disekitarnya mengalami curah hujan yang cukup tinggi dan mengalami angin lokal.
Dataran tinggi sebagai pembatas temperatur. Karena fungsi dataran tinggi sebagai penghalang atau barier terhadap pergerakan massa udara yang bebas. Biasanya dataran tinggi berperan sebagai pelindung terhadap kawasan bayangan disisi anginnya. Akibatnya adalah timbulnya gradien temperatur horizontal yang tajam.
Nilai total dari peubah-peubah fisik atmosfer yang berlangsung dalam keadaan sesaat (instantaneous) yang terjadi pada waktu tertentu.
Unsur-unsur Cuaca
1. Radiasi Matahari Energi
Radiasi matahari dinyatakan dalam satuan Watt per meter kuadrat (W/m2). Radiasi Matahari merupakan pancaran energi dari proses fusi atau penggabungan inti atom hidrogen dalam matahari menjadi atom hidrogen. Proses fusi ini menghasilkan energi yang berupa pancaran gelombang panjang yang diteruskan ke atmosfer bumi hingga kepermukaan. Proses ini lah yang menyebabkan energi panas matahari dapat dirasakan di atmosfer hingga permukaan bumi. Radiasi matahari merupakan faktor yang paling utama yang berperan dalam proses pembentukkan cuaca di atmosfer bumi karena dari radiasi mataharilah “panas” diperoleh untuk menjadi “penggerak” siklus-siklus di atmosfer yang menyebabkan perubahan cuaca dari waktu ke waktu. Dalam obervasi meteorologi synoptik (permukaan), radiasi matahari diamati dengan alat Solarimeter.
2. Suhu Udara
Suhu udara adalah nilai derajat ‘ke-panas-an” dari udara pada suatu batasan ruang atau wilayah. Satuan suhu udara umumnya dinyatakan dalam derajat Celcius atau Kelvin dalam SI (Satuan Internasional). Suhu udara terjadi karena adanya aliran energi kalor dari radiasi matahari melalui gelombang panjang ke molekul-molekul udara di atmosfer dan molekul benda lainnya di permukaan bumi. Secara fisis kemampuan tiap molekul dalam menyerap dan menyimpan radiasi matahari berbeda-beda sehingga suhu molekul terbut berbeda pula.
Pemanasan udara dapat terjadi melalui dua proses pemanasan, yaitu pemanasan langsung dan pemanasan tidak langsung.
a. Pemanasan secara langsung
Pemanasan secara langsung dapat terjadi melalui beberapa proses sebagai berikut:
1) Proses absorbsi adalah penyerapan unsur-unsur radiasi matahari, misalnya sinar gama, sinar-X, dan ultra-violet. Unsur unsur yang menyerap radiasi matahari tersebut adalah oksigen, nitrogen, ozon, hidrogen, dan debu.
2) Proses refleksi adalah pemanasan matahari terhadap udara tetapi dipantulkan kembali ke angkasa oleh butir-butir air (H2O), awan, dan partikel-partikel lain di atmosfer.
3) Proses difusi Sinar matahari mengalami difusi berupa sinar gelombang pendek biru dan lembayung berhamburan ke segala arah. Proses ini menyebabkan langit berwarna biru.
b. Pemanasan tidak langsung Pemanasan tidak langsung dapat terjadi dengan cara-cara berikut:
1) Konduksi adalah pemberian panas oleh matahari pada lapisan udara bagian bawah kemudian lapisan udara tersebut memberikan panas pada lapisan udara di atasnya.
2) Konveksi adalah pemberian panas oleh gerak udara vertikal ke atas.
3) Adveksi adalah pemberian panas oleh gerak udara yang horizontal (mendatar).
4) Turbulensi adalah pemberian panas oleh gerak udara yang tidak teratur dan berputar-putar ke atas tetapi ada sebagian panas yang dipantulkan kembali ke atmosfer.
Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar berikut.
Gambar. Pengaruh atmosfer terhadap energi panas matahari. (Konsep Dasar Indraja dan Pengolahan Citra, Bakosurtanal, 1995)
3. Tekanan
Tekanan secara fisis didefinisikan sebagai gaya per satuan luas (F/A). Tekanan udara adalah gaya yang bekerja pada molekul-molekul udara per satuan luasan kolom. Tekanan udara terjadi karena molekul-molekul udara pada suatu kolom mengalami gaya berat akibat adanya gaya tarik bumi. Sedangkan, perubahan tekanan udara terjadi karena adanya perbedaan suhu pada suatu kolom udara yang menyebabkan perbedaan pemuaian udara sehingga tekanan udaranya pun berbeda.
Satuan ukuran tekanan udara adalah milibar (mb) atau hector-pascal (HPa).
1 mb = 1 Hpa = 3/4 mmHg (tekanan air raksa) atau 1.013 mb = 76 cm Hg = 1 atmosfer
Tekanan udara berbeda pada setiap tempat tergantung pada intensitas atau lama penyinaran matahari, ketinggian, dan letak lintang suatu tempat. Semakin tinggi elevasi suatu tempat semakin rendah tekanan udara di tempat itu. Hal ini terjadi karena massa udara terpusat pada daerah yang memiliki elevasi yang rendah akibat gaya gravitasi sehingga pada daerah yang memiliki elevasi yang lebih tinggi, massa udara dalam satuan kolomnya lebih ringan daripada di daerah yang elevasinya rendah. Dengan demikian tekanan udara akan lebih rendah pada daerah yang memiliki elevasi lebih tinggi.
Pada daerah lintang tinggi, tekanan udara di daerah itu sangat dipengaruhi oleh suhu udara akibat peredaran semu matahari terhadap garis lintang bumi. Misal, pada bulan Desember di belahan bumi bagian selatan didominasi oleh daerah bertekanan lebih rendah daripada di belahan bumi utara karena pergerakan semu matahari pada bulan desember berada di sekitar daerah 230LS dan begitu juga sebaliknya.
Untuk standar tekanan udara didasarkan pada tekanan permukaan laut (mean sea level pressure) yaitu sebesar 1013,25 mb. Tekanan udara dalam observasi meteorologi, diukur dengan alat barometer aneroid maupun barometer air raksa. Perubahan tekanan udara dari waktu ke waktu sangat berpengaruh terhadap perubahan kondisi cuaca karena akan menimbulkan gangguan-gangguan cuaca mulai dari skala lokal sampai skala global. Informasi tekanan udara juga sangat penting dalam kegiatan penerbangan.
4. Angin
Angin secara umum diartikan sebagai pergerakkan massa udara karena terjadinya perbedaan tekanan udara pada tempat yang berbeda. Pada pengamatan Meteorologi, angin diamati dalam unsur kecepatannya dan arah datangnya angin. Satuan kecepatan angin yang umum digunakan dalam observasi meteorologi adalah knots (Northicalmiles) dan satuan arah angin dinyatakan dalam derajat.
Angin yang diamati dalam meteorologi adalah angin pada permukaan dan angin-angin pada tiap lapisan udara vertikal. Angin permukaan diamati dari ketinggian kurang lebih 10 meter dari permukaan tanah dengan asumsi tidak ada obstacles (benda penghalang) yang berjarak lebih dari dua kali ketinggian benda tersebut. Sedangkan angin pada lapisan udara vertikal (angin udara atas) diukur dengan metode pilot balon dan saat ini juga sudah banyak digunakan radio sounding (RASON) secara otomatis.
Angin, ditinjau dari segi skala meteorologi dapat dibagi menjadi :
1. Angin skala lokal. contohnya angin darat, angin laut, angin fohn, angin lembah, angin gunung.
2. Angin skala regional. contohnya angin monsoonal
3. Angin skala global. contohnhya angin Passat.
5. Penguapan/Evaporasi
Penguapan atau evaporasi adalah peristiwa berubahnya air menjadi uap air. Penguapan dipengaruhi oleh penyinaran matahari, suhu, tekanan dan keadaan angin. Pada observasi meteorlogi synoptik penguapan diukur dengan evaporimeter dalam satuan millimeter.
6. Kelembaban Udara Relatif (RH)
Kelembaban udara relatif adalah keadaan yang menunjukkan jumlah uap air yang terkandung dalam udara jenuh pada tekanan uap jenuh.
dimana :
adalah kelembaban relatif campuran
adalah tekanan parsial uap air dalam campuran
adalah tekanan uap jenuh air pada temperatur tersebut dalam campuran.
Kelembaban udara dalam observasi meteorologi diukur dengan menggunakan psychrometer atau bisa juga digunakan higrometer.
7. Keadaan awan
Awan terbentuk karena proses penguapan di permukaan bumi. Namun, awan tidak selalu terbentuk di setiap daerah yang terjadi penguapan yang besar. Hal ini karena adanya pengaruh angin dan arus subsidensi di daerah itu.
Awan menurut tinggi dasarnnya dibagi menjadi 3 yaitu:
1. Awan tinggi
Awan yang termasuk kategori ini yaitu awan Cirrus, awan Cirrocumulus, awan Cirrustratus.
2. Awan menengah
Awan yang termasuk kategori ini yaitu awan Altostratus, awan Altocumulus, dan awan Nimbustratus.
3. Awan rendah
Awan yang termasuk dalam kategori ini yaitu awan Cumulus, awan Stratus, awan Stratocumulus, dan awan Cumulonimbus.
Awan menurut bentuknya dibagi menjadi dua, yaitu:
- Awan Cumuloformis
Awan yang memiliki bentuk bergumpal-gumpal ssehingga memungkinkan awan ini memiliki ketinggian dasar yang rendah dan tinggi puncak yang menjulang tinggi.
Gambar awan Cumulus
Gambar awan Cumulonimbus
2. Awan stratoformis
Awan yang berbentuk lembaran atau lapisan yang merata dan cenderung homogen. Awan ini tidak memiliki tinggi puncak awan karena lapisan atas awan ini sulit diketahui ketinggiannya akibat terturup lapisan dibawahnya.
Dalam awan-awan konvektif seperti awan cumulonimbus terjadi proses dinamika awan yang berupa arus updraft dab downdraft yang sering kali membahayakan kegiatan penerbangan, oleh karena itulah pengamatan tentang adanya awan jenis ini sangat diperlukan.
Kandungan pada awan didominasi uap air dalam keadaan yang jenuh (RH>95%) kecuali pada awan-awan tinggi dan puncak awan cumulonimbus (berlandasan) yang didominasi oleh kristal-kristal es.
Gambar awan stratus
8. Presipitasi (Endapan)
Curah hujan atau turunnya air dari atmosfer ke permukaan bumi dan laut dalam bentuk yang berbeda, yaitu curah hujan di daerah tropis dan curah hujan serta salju dan di daerah beriklim.
Meteorologi
Ilmu yang mempelajari mengenai cuaca.
Ilmu yang membahas pembentukan dan perubahan cuaca serta proses-proses fisika yang terjadi di atmosfer.
Klimatologi
Ilmu yang mencari gambaran dan penjelasan sifat iklim, mengapa berbeda, dan keterkaitan degan aktivitas manusia.
Referensi
sangat mudah di mengerti, terimakasih
BalasHapusTerima kasih
BalasHapus