Unsur-unsur Cuaca

RADIASI MATAHARI/SURYA

Matahari atau surya adalah sumber energi utama bagi kehidupan dipermukaan bumi. Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360 Wm2, yang sampai ke permukaan bumi setengah dari yang diterima di puncak atmosfer. Menurut para ahli (astronomi-fisika), suhu permukaan matahari 6000^OK (5727^OC) dengan jarak rata-rata matahari – bumi 150 juta km. Rata-rata 30% radiasi yang sampai dipermukaan bumi dipantulkan kembali ke angkasa luar.

Radiasi adalah 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:

• Intensitas radiasi
• Kualitas radiasi
• Panjang hari dan lama penyinaran 

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 = ɛ σ T_s⁴

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).

T_s = suhu permukaan (K)

Kualitas radiasi

Panjang gelombang sinar atau tingkat energi yang dipancarkan oleh matahari. 

Hukum Wien:

λ_maks  = 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.

Panjang gelombang semakin pendek bila suhu permukaan yang memancarkan radiasi tersebut lebih tinggi. Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran panjang gelombang antara 0.3 – 4.0 μm

Bumi suhu 300 K (27oC) memancarkan radiasi dengan panjang gelombang 4 – 120 μm,

Karena panjang gelombang radiasi surya relatif pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya maka disebut radiasi gelombang pendek.

Radiasi bumi/benda-benda yang ada dibumi disebut radiasi gelombang panjang.

Panjang hari dan lama penyinaran

Panjang hari (N) adalah periode mulai terbit sampai terbenamnya surya dan merupakan lama penyinaran maksimum yang dapat dicapai surya. Lama penyinaran (n) adalah lama surya bersinar cerah bila intensitas yang dipancarkan paling rendah 0.3 cal cm^-2min^-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.

SUHU UDARA

Perbedaan suhu dan panas :

• 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.

Suhu Udara

Suhu udara merupakan manifestasi dari panas terasa. Suhu udara diukur 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.

Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu di suatu daerah

• Sudut datang sinar matahari : semakin tegak sudut datang sinar matahari maka energi panas yang diterima semakin besar.
• Cerah tidaknya cahaya : semakin cerah cuaca, energi yang sampai ke permukaan bumi semakin banyak.
• Lamanya penyinaran matahari : daerah yang lebih lama menerima radiasi maka daerah tersebut akan semakin panas.
• Letak lintang : semakin dekat dengan ekuator, suhu udara semakin panas
• Ketinggian tempat : semakin mendekati daerah pantai maka suhu udara akan semakin panas. Dan semakin mendekati daerah pegunungan akan semakin dingin.

Hasil pengukuran suhu udara  Badan Meteorologi dan Geofisika, keadaan udara di Indonesia dapat disimpulkan sebagai berikut :

• Temperatur udara harian di pantai cukup tinggi, yakni sekitar 26  C dengan temperatur tertinggi terjadi sekitar pukul 14.00 dan temperatur terendah sekitar 24  C terjadi sekitar pukul 04.00 dini hari.
• Amplitudo harian relatif kecil ( selisih temperatur udara tertinggi dan terendah dalam satu hari ).
• Amplitudo tahunan relatif kecil. Amplitudo tahunan rata-rata hanya 1 ⁰C karena lamanya siang dan malam hampir sama.

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. 

Url

www.universitas-trilogi.ac.id

www.universitas-trilogi.ac.id/bioindustri

Klasifikasi Iklim

PENGERTIAN KLASIFIKASI IKLIM
Pengklasifikasian iklim di Indonesia sejak 1950. Barry dan Chorley (2010): klasifikasi iklim membahas hubungan antara iklim dengan vegetasi atau iklim dengan tanah selain hubungannya dengan manusia.

Koesmaryono dan Handoko (1988): ada tiga hal yang terkait dengan sistem pengklasifikasian iklim: Kebutuhan keilmuan, kebutuhan pendidikan dan kebutuhan filosofis.
Pembuatan klasifikasi iklim didasarkan atas karakteristik yang sama dari unsur iklim yang menjadi dasar pembuatan iklim tersebut (suhu, curah hujan atau kelembaban).

MACAM-MACAM KLASIFIKASI IKLIM
Klasifikasi iklim didasarkan pada keadaan unsur-unsur iklim sebagai pengendali representasi dari kondisi geografi wilayah.
Menurut Barry dan Chorley (1976) dibedakan menjadi 2 kelompok:

1. Klasifikasi iklim secara genetik (aliran massa udara, zona-zona angin, perbedaan penerimaan radiasi matahari, benua dan lautan).
2. Klasifikasi iklim secara empirik (data-data pengamatan unsur iklim secara teratur).

KLASIFIKASI IKLIM SECARA GENETIK
Menghasilkan klasifikasi untuk wilayah yang luas namun tingkat ketelitiannya kurang dibandingkan dengan klasifikasi secara empirik yang lebih fokus pada kawasan atau daerah sempit
Didasarkan pada faktor-faktor iklim penyebab seperti aliran massa udara, zona-zona angin, benua dan lautan, dan perbedaan penerimaan radiasi surya umumnya menghasilkan klasifikasi untuk daerah yang luas tetapi kurang teliti.
Contoh:

• Klasifikasi iklim menurut daerah penerimaan radiasi surya
• Klasifikasi iklim berdasarkan sirkulasi udara

KLASIFIKASI IKLIM SECARA EMPIRIK
Didasarkan pada hasil pengamatan yang teratur terhadap unsur-unsur iklim. Umumnya hasil klasifikasinya berupa daerah yang lebih sempit bila dibandingkan dengan klasifikasi iklim secara genetik namun lebih teliti.
Dikelompokkan menjadi dua:

• Dihubungkan dengan vegetasi (W. Koppen, F. H Schmidt dan J. H. A Ferguson, Oldeman).
• Dihubungkan dengan neraca air dan energi (Throntwaite).

SISTEM KLASIFIKASI IKLIM MENURUT W. KOPPEN
Didasarkan pada hubungan antara iklim (suhu dan hujan rata-rata) dengan pertumbuhan. Menurut Koppen vegetasi yang hidup secara alami menggambarkan iklim tempat tumbuhnya. Oleh karena itu batas-batas klasifikasi iklim Koppen berkaitan dengan batas-batas penyebaran vegetasi.

Klasifikasi iklim Koppen disusun berdasarkan lambang dan simbol tipe iklim yang menunjukkan sifat dan corak masing-masing tipe tanda, yang terdiri dari kombinasi huruf yaitu:

• huruf pertama (huruf besar): Tipe utama
• huruf kedua (huruf kecil): pengaruh hujan
• huruf ketiga (huruf kecil): suhu udara
• huruf keempat (huruf kecil): sifat-sifat khusus

Menurut Klasifikasi Iklim Koppen, secara umum apabila dalam perumusannya telah sampai pada kombinasi dua huruf maka telah dianggap cukup untuk mencirikan iklim suatu daerah secara umum. Koppen memperkenalkan lima golongan utama iklim di permukaan bumi berdasarkan kelompok vegetasi dan geografi yang diberi simbol huruf besar:

• Tipe A (Iklim hujan tropik)
• Tipe B (Iklim kering)
• Tipe C (Iklim sedang berhujan)
• Tipe D (Iklim hujan dingin)
• Tipe E (Iklim kutub)

Pengaruh hujan digambarkan sebagai huruf kedua yang terdiri atas:

• f (selalu basah, hujan setiap bulan > 60 mm)
• s (bulan-bulan kering jatuh pada musim panas)
• S (semi arid (steppa atau padang rumput)
• w (bulan-bulan kering jatuh pada musim dingin (winter)
• W (arid/padang pasir)
• m (khusus untuk kelompok tipe A digunakan lambang m (monsoon) yang berarti musim kemaraunya pendek, tetapi curah hujan tahunan cukup tinggi sehingga tanah cukup lembab dengan vegetasi hujan hutan tropik.
• F (daerah tertutup es abadi)

Selanjutnya pengaruh suhu dilambangkan sebagai huruf ketiga yang terdiri atas:

• a (suhu rata-rata dari bulan terpanas > 22.2 ^oC)
• b (suhu rata-rata dari bulan terpanas <22.2 oC dan paling sedikit empat bulan sehunya > 10 ^oC)
• c (hanya 1-4 bulan suhunya > 10 ^oC dan suhu bulan terdingin > -38 ^oC.)
• d (suhu bulan terdingin < 38 ^oC)
• e (suhu rata-rata tahunan < 18 ^oC)
• i (perbedaan suhu antara bulan terpanas dan terdingin < 5 ^oC)
• k (suhu rata-rata tahunan < 18 ^oC dengan suhu bulan terpanas 18 ^oC)
• l (suhu semua bulan antara 10-22 ^oC)

Berdasarkan dua kombinasi huruf pertama maka ada 12 tipe iklim menurut klasifikasi iklim Koppen:

• Daerah iklim hujan tropik          : Af, Aw dan Am
• Daerah iklim kering                   : BS, BW
• Daerah iklim sedang berhujan   : CF, Cs dan Cw
• Daerah iklim hujan dingin         : Ew, EF

SISTEM KLASIFIKASI IKLIM MENURUT SCHMIDT-FERGUSON
Sistem klasifkiasi ini sangat terkenal di Indonesia, banyak digunakan dalam bidang kehutanan dan perkebunan. Penentuan tipe iklim menurut klasifikasi ini hanya memperhatikan unsur iklim curah hujan (CH) dan memerlukan data hujan bulanan paling sedikit 10 tahun. Kriteria yang digunakan adalah penentuan bulan kering, bulan lembab dan bulan basah pada masing-masing bulan setiap tahun. Kriterianya sebagai berikut:

• Bulan kering (BK)  : bulan dengan hujan < 60 mm
• Bulan lembab (BL) : bulan dengan hujan antara 60 – 100 mm
• Bulan basah (BB)   : bulan dengan hujan > 100 mm

Schmidt-Ferguson menentukan jumlah BK, BL, dan BB tahun demi tahun selama periode pengamatan, kemudian dijumlahkan dan dirata-ratakan. Penentuan tipe iklimnya menggunakan nilai Q yaitu sebagai berikut:








Tipe iklim schmidt-ferguson dan karakteristiknya

• A = Daerah sangat basah dengan vegetasi hutan hujan tropis
• B = Daerah basah dengan hutan hujan tropis
• C = Daerah agak basah dengan vegetasi hutan rimba dan gugur pada musim kemarau
• D = Daerah sedang dengan vegetasi hutan musim
• E = Daerah agak kering dengan vegetasi hutan sabana
• F = Daerah kering dengan vegetasi hutan sabana
• G = Daerah sangat kering dengan vegetasi  ilalang
• H = Daerah ekstrim dengan vegetasi padang ilalang

SISTEM KLASIFIKASI OLDEMAN
Klasifikasi ini tergolong klasifikasi yang baru di Indonesia, berguna dalam klasifikasi lahan pertanian tanaman pangan di Indonesia. Oldeman telah membuat sistem baru dalam klasifikasi iklim yang dihubungkan dengan pertanian menggunakan unsur iklim curah hujan.
Kriteria yang digunakan dalam klasifikasi ini didasarkan pada:

• Bulan Kering (BK): bulan dengan CH<100 mm
• Bulan Lembab (BL): bulan dengan CH 100–200 mm
• Bulan Basah (BB): bulan dengan CH>200 mm

Pembagian tipe iklim dan sub-divisinya




klasifikasi





Dalam hubungan dengan pertanian khususnya tanaman pangan, Oldemen mengemukakan penjabaran tiap-tiap tipe agroklimat sebagai berikut:




www.universitas-trilogi.ac.id
www.universitas-trilogi.ac.id/bioindustri

Iklim

PENGERTIAN IKLIM

• Dipengaruhi oleh letak geografis dan topografi
• Pengaruh posisi relatif matahari terhadap suatu tempat di bumi menimbulkan musim, suatu penciri yang membedakan iklim satu dari yang lain
• Perbedaan letak/posisi negara-negara di dunia mendasari pembagian negara-negara tersebut dalam beberapa kawasan iklim

PEMBAGIAN KAWASAN IKLIM

• 23,5°LU-23,5°LS : Kawasan tropis
• 23,5°LU-40°LU dan 23,5°LS-40°LS : Kawasan Sub-tropis
• 40°LU-66,5°LU dan 40°LS-66,5°LS : Kawasan iklim sedang
• 66,5°LU-90°LU dan 66,5°LS-90°LS : Kawasan iklim kutub

UNSUR-UNSUR IKLIM

1. Radiasi matahari/radiasi surya

• Sumber energi utama
• Intensitas radiasi yang sampai ke permukaan bumi mencapai < 1000 W.m-²
• Posisi poros bumi terhadap matahari membentuk sudut 23,5⁰

     2. Temperatur/Suhu

• Diukur dengan satuan ⁰C
• Semakin tinggi tempat, suhu udara semakin rendah
• Awan terbentuk jika udara naik sampai ketinggian yang suhunya telah mencapai ‘titik embun’.

     3. Kelembaban

• Umum dinyatakan dengan kelembaban nisbi/relatif (RH, %)
• Kelembaban nisbi turun jika suhu udara meningkat
• Pada suhu ‘titik embun’, kelembaban jenuh (RH=100%)

    4. Curah Hujan

• Diukur dengan satuan mm
• Merupakan sumber air utama bagi pertanian tadah hujan yang tidak memiliki irigasi.

    5. Evapotranspirasi potensial

• Evapotranspirasi merupakan proses kehilangan air dari suatu lahan melalui evaporasi dan transpirasi (tanaman)
• Evapotranspirasi potensial (Etp) adalah evapotranspirasi maksimum dari suatu wilayah  dan waktu tertentu.

    6. Angin

• Gerakan udara secara horizontal
• Arah angin merupakan arah dari mana asal angin tersebut bertiup, dan bukan menuju ke mana angin tersebut bertiup

www.universitas-trilogi.ac.id
www.universitas-trilogi.ac.id/bioindustri