All About Atmosfer Bumi Serta Cuaca dan Iklim

CUACA DAN IKLIM

A.  PERBEDAAN CUACA DAN IKLIM

Cuaca adalah keadaan udara yang terjadi pada waktu dan daerah tertentu. Ilmu yang mempelajari cuaca adalah meteorologi. Biasanya cuaca dapat berubah-ubah tiap waktu. 

Iklim adalah keadaan cuaca rata-rata pada daerah yang luas dalam waktu yang lama. Ilmu yang mempelajari tentang iklim disebut klimatologi. Iklim mempunyai sifat tetap, meliputi tempat yang luas, dan berlaku untuk waktu lama.

B.  UNSUR- UNSUR IKLIM DAN CUACA

1.    Penyinaran Matahari

Merupakan unsur penting dalam cuaca dan iklim. Dengan adanya penyinaran matahari maka akan mengubah suhu di permukaan bumi. Lama penyinaran antara satu tempat dengan tempat yang lain di bumi tidak selalu sama. Permukaan bumi yang lama disinari akan lebih panas daripada permukaan bumi yang hanya sebentar disinari.

Banyak sedikitnya sinar matahari yang diterima oleh bumi dipengaruhi oleh beberapa faktor, sebagai berikut.

1.      Lama penyinaran matahari, semakin lama penyinaran semakin tinggi pula temperaturnya.

2.      Tinggi rendah tempat, semakin tinggi tempat semakin kecil (rendah) temperaturnya.

3.      Sudut datang sinar matahari, semakin tegak arah sinar matahari (siang hari) akan semakin panas. Tempat yang dipanasi sinar matahari yang datangnya miring (pagi dan sora hari) lebih luas daripada yang tegak (siang hari).

4.      Keadaan tanah, yaitu tanah yang kasar teksturnya dan berwarna hitam akan banyak menyerap panas dan tanah yang licin (halus teksturnya) dan berwarna putih akan banyak memantulkan panas.

5.      Angin dan arus laut, adanya angin dan arus laut yang berasal dari daerah dingin akan mendinginkan daerah yang dilaluinya.

6.      Keadaan udara, banyaknya kandungan awan (uap air) dan gas arang, akan mengurangi panas yang terjadi.

7.      Sifat permukaan, daratan lebih cepat menyerap dan menerima panas daripada lautan.

2.    Suhu Udara

Suhu udara adalah keadaan panas atau dinginnya udara. Alat yang digunakan untuk mengukur suhu udara disebut termometer. Ada tiga macam skala yang digunakan, yaitu Celcius, Fahrenheit, dan Kelvin. Energi panas matahari tidak semuanya diserap akan tetapi ada sebagian yang dipantulkan kembali ke atmosfer. Dipermukaan bumi perbedaan suhu dari satu tempat dengan tempat lainnya dipengaruhi oleh ketinggian tempat dan letak lintang. Penurunan semacam itu dinamakan Gradien Temperatur Vertikal atau Lapse Rate. Berdasarkan letak astronomis suhu udara akn lebih tinggi didaerah sekitar ekuator. Garispada peta yang menghubungkan tempat yang memiliki suhu udara sama disebut isoterm.

Pemanasan udara dapat terjadi melalui dua proses pemanasan, yaitu pemanasan langsung dan pemanasan tidak langsung.

a.       Pemanasan secara langsung

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

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.

3.   Kelembapan udara

Kelembaban udara adalah kandungan uap air dalam udara. Alat yang digunakan untuk mengukur kelembapan udra adalah higrometer. Kelembapan udara dibagi menjadi tiga macam, yaitu:

a.    Kelembapan Mutlak atau Absolut
Kelembapan mutlak adalah kandungan jumlah uap air dalam 1 meter kubik udara.

b.    Kelembapan Nisbi
Kelembapan nisbi adalah perbandingan antara tekanan uap air yang dikandung udara dengan jumlah maksimum uap air yang dapat dikandung udara pada tekanan dan temperatur tertentu yang dinyatakan dalam persen

c.    Kelembapan Spesifik
Kelembapan spesifik adalah perbandingan jumlah uap air yang ada dalam 1 kg udara.

4.     Tekanan Udara

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.

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.

Untuk mengetahui temperature rata-rata suatu tempat digunakan rumus:
Tx=To-0,6*h/100
Keterangan:
Tx: temperatur rata-rata suatu tempat (x) yang dicari
To: temperatur suatu tempat yang sudah diketahui
 h : tinggi tempat (x)

soal :
Suatu gunung tingginya 3000 m dengan suhu di lereng gunung = 27° C. Tentukan :

a.      Suhu dipuncak

b.      Suhu pada ketinggian 200 m

Jawab: a.         Tx        = To-0,6* h/100

Tx         =  27 °C - 0,6*3000/100

Tx        =27 °C - 0,6*30

Tx        =27 °C - 18

Tx         =9 °C

b.        Selisih ketinggian = 3000 m – 200 m = 2800 m

Tx   =To + 0,6* h/100

 Tx              = 9 °C + 0,6*2800/100

 Tx              = 9 °C + 0,6*28

Tx   = 9 °C + 16,8

Tx   = 25,8 °C

2.  Suhu di sebuah puncak gunung adalah 8 °C, sedangkan suhu di lerengnya 26 °C. Tentukan ketinggian gunung tersebut .

Jawab  : Tx                  =  To + 0,6* h/100

            26 °C               =   8°C + 0,6* x/100

            25,8°C - 8°C   =   0,6 x/100

            18 °C               =  0,6 x/100

`           18 °C * 100     =  0,6 x

            1800                =  0,6x

            3000                =  x

Jadi, ketinggian gunung tersebut adalah 3000 meter

5.   Angin
          Udara yang bergerak dari daerah yang bertekanan udara tinggi ke tekanan udara yang rendah disebut dengan angin. Angin mempunyai kecepatan yang bergantung pada beda tekanan udara antara dua tempat. Semakin besar beda tekanannya, maka senakin besar kecepatannya. Alat yang digunakan untuk mengukur necepatan angin adalah anemometer. Angin juga memiliki arah, arah gerakan angin selain dipengaruhi oleh perbedaan tekanan, angin juga dipengaruhi oleh gerakan rotasi bumi yang menghasilkan gya coriolis dan gaya gesekan dengan permukaan bumi. Daerah Konvergasi Antar Tropik adalah suatu zona yang memilki suhu tertinggi dibandingkan dengan daerah sekitarnya, dan daerah ini merupakan daerah pertemuan dua angin pasat. Dibawah ini adalah beberapa jenis angin, yaitu:

a.    Angin Siklon
Angin ini terjadi apabila daerah yang bertekanan rendah dikelilingi daerah yang bertekanan tinggi. Sesuai dengan hukum Boys Ballot, angin dibelahan bumi utara berbelok ke sebelah kanan dan angin yang berada disebelah selatan akan berbelok kiri.

b.     Angin Anti Siklon
Angin ini terjadi jika daerah yang bertekanan maksimum dikelilingi daerah yang bertekanan minimum. Dengan demikian angin siklon gerakannya berputar meninggalkan pusat.

c.    Angin Pasat
Angin ini betiup dari daerah subtropis ke daerah tropis. Hal ini terjadi karena daerah subtropis merupakan pusat tekanan tinggi, sedangkan daerah tropis merupakanpusat tekanan rendah.

d.    Angin Muson
Proses terjadinya angin mouson di Indonesia sangat dipengaruhi oleh keberadaan dua benua, yaitu Asia dan Australia serta dua samudera, yaitu Hindia dan Pasifik.

e.     Angin Lokal
Yang termasuk kedalam angin lokal adalah angin laut, angin lembah, angin gunung, serta angin fohn. Angin laut adalah angin yang berhembus dari lautan ke daratan. Angin darat adalah angin yang berhenbus dari darat ke laut. Angin lembah adalah angin yang bergerak dari lembah menuju puncak bukit atau gunung. Angin gunung adalah angin yang berhembus dari gunung ke lembah. Sedangkan angin fohn merupakan angin lokal yang terjadi didaerah yang terletak dibelakang pegunungan.

6.   Awan
Awan merupakan kumpulan partikel air yang melayang-layang di udara, sedangkan yang dekat dengan permukaan bumi disebut kabut. Inti kondensasi merupakan titik air yang mengumpul pada sekeliling partikel-partikel kecil. Inti- inti tersebut biasanya terdiri atas asap, benda mikroskopik yang bersifat menyerap, dan kristal garam. Jenis awan didasarkan pada bentuk awan dan ketinggiannya didalam atmosfer. Awan yang bergumpal disebut kumulus, awan yang berlapis disebut stratus, dan awan yang berserat disebut sirus. Sedangkan awan tinggi yang tidak memberikan hujan dinamakan alto, dan awan rendah yang memeberikan hujan dinamakan nimbus. 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:

1.      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

7.    Curah hujan (Presipitasi)

Curah hujan adalah banyaknya air hujan atau kristal es yang jatuh ke permukaan bumi. Curah hujan juga dapat diukur dengan menggunakan corong hujan atau biasa disebut ombrometer dengan satuan inci atau milimeter. Ada empat jenis hujan berdasarkan proses terjadinya, yaitu:

a.    Hujan konveksi

Hujan konveksi adalah hujan yang terjadi karena adanya pemanasan sinar matahari pada suatu massa udara sehingga gerakan udra tersebut naik dan mengalami pengembunan. Hujan konveksi disebut juga hujan zenithal.

b.    Hujan orografis

Hujan orografis adalah hujan yang terjadi karena gerakan udara yang menaiki lereng pegunungan dan mangalami kondensasi. Udara yang telah mengalami kondensasi tersebut membentuk awan yang menimbulkan hujan. 

c.     Hujan Frontal

Hujan ini terjadi karena tumbukan antara udara panas dan udara dingin. Udara panas naik dan terjadi kondensasi sehingga menimbulkan hujan.

d.    Hujan konvergensi

Hujan konvergensi  adalah hujan frontal pada daerah konvergensi antar tropik yang terjadi karena pertemuan dua massa udara yang besar dan tebal.