UNSUR-UNSUR CUACA

I. Radiasi Surya/Matahari

• Matahari: sumber energi utama bagi kehidupan dipermukaan bumi.
• Meteorologi mempelajari tentang proses pembentukan dan perubahan cuaca

Klimatologi mempelajari tentang bentukan unsur-unsur cuaca jangka panjang, semuanya dikendalikan oleh energi matahari.

Menurut para ahli (astronomi-fisika), suhu permukaan matahari 6000 ^oK

 (5727 ^oC) dengan jarak rata-rata matahari – bumi 150 juta km.

• Radiasi: pemindahan energi/kalor dari permukaan matahari ke suatu tempat di permukaan bumi yang dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromaknetik.

Radiasi surya dapat dinyatakan dalam berbagai komponen dan tiap komponen memiliki efek yang berbeda terhadap suatu permukaan.

Komponen-komponen tersebut meliputi:

a. Intensitas radiasi

b. Kualitas radiasi

c. Panjang hari dan lama penyinaran

a. Intensitas radiasi

Jumlah energi yang dipancarkan oleh surya per satuan waktu per satuan luas.

Hukum Stefan Boltzman: setiap molekul (permukaan) benda dengan suhu permukaan di atas 0 ^oK akan memancarkan energi radiasi (F).

F = pancaran radiasi (Wm^-2)

ɛ = emisivitas permukaan, bernilai satu untuk benda hitam, sedangkan untuk benda-benda alam berkisar 0.9-1.0.

σ = tetapan Stefan-Boltzman (5.67 10^-8 Wm^-2).

Ts = suhu permukaan (K) I = Ø A

b. Kualitas radiasi Panjang gelombang sinar atau tingkat energi yang dipancarkan oleh matahari.

Hukum Wien: 

λmaks = panjang gelombang dengan intensitas radiasi maksimum

T = suhu mutlak permukaan ( ^oK )

ω = tetapan Wien (2897µm ^oK ) 

Berdasarkan persamaan Wien di atas, semakin tinggi suhu permukaan benda menyebabkan pancaran radiasinya juga tinggi dan sebaliknya. 

c. Panjang hari dan lama penyinaran

• Panjang hari (N): periode mulai terbit sampai terbenamnya surya dan merupakan lama penyinaran maksimum yang dapat dicapai surya.
• Lama penyinaran (n): lama surya bersinar cerah bila intensitas yang dipancarkan paling rendah 0.3 cal cm^-2 min^-1
• Semakin lama matahari bersinar semakin tinggi fluks energi yang diterima oleh suatu tempat dipermukaan bumi dan ini menandakan kualitas energi yang diserap.
• Jumlah radiasi atau energi yang diserap permukaan bumi mempengaruhi laju pertumbuhan sehingga menentukan tinggi rendahnya produksi yang akan di hasilkan.

Transparansi Atmosfer Energi pancaran menuju permukaan:

1. Penyerapan

2. Pemancaran

3. Penyerapan dan pembauran

Neraca Energi pada Permukaan Bumi:

Keseimbangan yang terjadi akibat berbagai proses yang terjadi di dekat permukaan bumi.

II. Suhu Udara

Suhu dan panas berbeda.

• Suhu lebih mengacu pada energi kinetik suatu benda

• Panas merupakan bentuk energi

• Energi suatu benda tidak selalu dapat dicerminkan dari suhu benda tersebut, misalnya panas laten.

• Energi panas tergantung pada massa (m), kapasitas panas spesifik (c) dan perubahan suhu (Δ T) 

• Pengukuran suhu sering dipakai sebagai acuan untuk menginterpretasi unsur-unsur cuaca karena suhu mengambarkan tingkatan energi materi baik secara fase cair, padat maupun gas.

• Suhu didefinisikan sebagai pergerakan molekul suatu benda dan pergerakan molekulnya menggambarkan suhu dari benda tersebut.

• Ini berarti semakin cepat pergerakan molekul suatu benda semakin tinggi suhunya atau sebaliknya.

• Dalam membicarakan mengenai suhu pada dasarnya tidak bisa lepas dari membicarakan tentang panas.

• Suhu menggambarkan energi kinetik rata-rata dari pergerakan molekul suatu benda sedangkan panas menggambarkan total panas yang dikandung oleh benda tersebut.

• Untuk menjelaskan atau mengukur panas diperlukan cara yang rumit (misalnya dengan kalorimeter) sehingga kadang-kadang orang lebih familiar mengukur suhu untuk menggambarkan panas tersebut.

• Panas lebih fokus pada jumlah energi yang terkandung dalam suatu sistem sedangkan suhu menggambarkan rataan dari sistem tersebut.

EK = ½ mv2 = 3/2 NKT

Dimana K, tetapan Stefen-Bolstzman (5.67 x 10-8 W m^-2)

• Untuk menjelaskan atau mengukur panas diperlukan cara yang rumit (misalnya dengan kalorimeter) sehingga kadang-kadang orang lebih familiar mengukur suhu untuk menggambarkan panas tersebut.

• Panas lebih fokus pada jumlah energi yang terkandung dalam suatu sistem sedangkan suhu menggambarkan rataan dari sistem tersebut.

Suhu Udara

• Suhu udara merupakan manifestasi dari panas terasa

• Suhu udara di ukur menggunakan Termometer dengan skala celcius, Fahrenheit, Reamur, Centrigrade dan Kelvin.

• Konversi dari Celcius:

^oF = 9/5 * ^oC + 32

^oR  = 4/5 * ^oC

^oK = (^oC + 273)

• Di Indonesia pengukuran suhu udara dilakukan tiga kali sehari yaitu jam 07.30, jam 13.30 dan jam 17.30

Rata-rata suhu udara di suatu tempat dapat di hitung dengan tiga cara, yaitu:

Secara umum proses perpindahan panas terjadi antara dua permukaan dikelompokkan dalam 4 bentuk, yaitu:

1. Konduksi

2. Konveksi atau Turbulensi

3. Radiasi

4. Adveksi

Fungsi suhu vertikal sangat penting dalam kegiatan di bidang pertanian sehingga dapat di klasifikasikan zona-zona suhu kaitannya dengan pertumbuhan tanaman dan pengembangan pertanian.

Variasi suhu secara vertikal

Di Indonesia rata-rata penurunan suhu udara menurut ketinggian sekitar 5-6 ^oC untuk tiap kenaikan 1000 m. 

Keadaan tersebut dikarenakan faktor:

a. Udara merupakan penyimpanan panas yang terburuk, sehingga suhu udara sangat dipengaruhi oleh permukaan bumi.

b. Lautan memiliki luasan dan kapasitas panas yang lebih besar daripada daratan, sehingga pengaruh lautan lebih dominan.

Junghuln membagi wilayah tropik Indonesia menjadi 4 kelompok zona suhu yaitu:

1. Zona panas (0-700 m dpl, 26 - 30 ^oC) : tanaman keras (kelapa, karet, kopi dan tebu. Tanaman pangan (padi, jagung dan kacang-kacangan).

2. Zona sedang (700-1500 m dpl, 23 - 28 ^oC) : tanaman hortikultura sayuran dan bunga-bungaan, perkebunan teh dan kopi.

3. Zona sejuk (1500-3000 m dpl, 18 - 22 ^oC) : tanaman pinus dan hutan campuran.

4. Zona dingin, (diatas 3000 m dpl) : wilayah seperti ini bersalju seperti di pegunungan Jayawijaya Papua.

Istilah-istilah:

• Rataan suhu harian didefinisikan sebagai rataan suhu maksimum dan minimum selama sehari.

• kisaran suhu harian diperoleh dari selisih suhu minimum dan maksimum.

• Rataan suhu bulanan diperoleh dengan menjumlahkan rataan suhu harian selama 1 bulan, kemudian dibagi dengan jumlah hari dalam bulan tersebut.

• Rataan suhu tahunan diperolah dengan menjumlahkan rataan suhu bulanan selama satu tahun

dan di bagi dengan 12.

• Kisaran suhu tahunan diperoleh dari selisih antara rataan suhu bulanan tertinggi dan terendah.

Pengertian Kelembaban Udara

• Kelembaban udara menyatakan tentang jumlah atau banyaknya uap air yang terkandung dalam

atmosfer pada suatu saat dan tempat tertentu.

• Uap air merupakan unsur atmosfer yang memegang peranan penting dalam terjaminnya

kelestarian sumber daya cuaca/iklim.

• Tekanan uap air merupakan tekanan bagian uap air yang ada dalam kolom udara sebagai bagian

dari massa udara (uap air dan udara kering) pada suhu dan tekanan tertentu.

 Kelembaban Mutlak (AH) adalah massa uap air yang terkandung dalam satu satuan volume udara atau perbandingan antara massa uap air (mv) dengan volume (v) yang ditempati oleh uap air tersebut.

 Tidak lazim digunakan untuk menjelaskan permasyalahan iklim karena kejadiannya dalam kondisi terkontro atau tertutup seperti di laboratorium.

 Kelembaban Jenis atau Kelembaban Spesifik (SH) perbandingan massa uap air (mv) dengan massa udara lembab, yaitu massa udara kering (md) bersama-sama uap air tersebut (mv).

 Nisbah Campuran ( r ) adalah massa uap air dibandingkan dengan massa udara kering.

 Kelembaban Nisbi atau Kelembaban Relatif (RH) adalah perbandingan antara jumlah uap air yang ada di udara dengan jumlah maksimum uap air yang dikandung udara pada suhu dan tekanan yang sama.

e : tekanan uap air (mb)

es: tekanan uap jenuh (mb) 

Pengukuran Kelembaban Udara

 Alat ukur kelembaban udara didasarkan atas prinsip termodinamika yang disebut psikrometer (termometer bola basah dan termometer bola kering).

 Beberapa macam psikrometer: psikrometer sangkar, psikrometer Assman dan psikrometer putar.

 Di antara ketiga jenis psikrometer, psikrometer Assman merupakan jenis yang paling tinggi tingkat

ketelitiannya dibanding tipe sangkar maupun putar.

 Selain menggunakan psikrometer, kelembaban udara dapat diukur dengan higrometer.

III. Evaporasi

 Evaporasi adalah proses perubahan fase air yang terkandung dalam suatu larutan (cair) maupun dalam bentuk padatan menjadi uap.

 Nilai evaporasi dikendalikan oleh faktor cuaca seperti radiasi, suhu, kelembaban, angin dan panas laten serta bentuk permukaan yang berevaporasi.

 Selain evaporasi, sumber uap air atmosfer berasal dari transpirasi yaitu pergerakan air dari dalam tanah melalui bulu-bulu akar, jaringan vaskuler daun maupun jaringan lain kemudian keluar dari tanaman melalui stomata atau jaringan kutikula menuju atmosfer.

 Secara umum evaporasi diartikan sebagai penguapan yang terjadi pada permukaan tanah

dan air yang diakibatkan oleh pemanasan lingkungan.

 diartikan juga sebagai penguapan yang terjadi dari permukaan air (seperti laut, danau,

dan sungai), permukaan tanah (genangan air di atas tanah dan penguapan dari permukaan air

tanah yang dekat dengan permukaan tanah), dan permukaan tanaman (intersepsi)

 Evapotranspirasi adalah gabungan kedua proses hilangnya air melalui evaporasi di permukaan air dan transpirasi melalui daun.

 Laju evaporasi dan evapotranspirasi pada suatu daerah dipengaruhi oleh berbagai faktor dan secara

umum dibagi menjadi dua faktor.

1. Kelembaban uap air pada permukaan yang berevaporasi.

2. Faktor meteorologi (radiasi matahari, suhu udara, kecepatan angin dan kelembaban udara)