ii pendahahuluan atmosfer
Post on 11-Jul-2015
3.271 Views
Preview:
TRANSCRIPT
II. ATMOSFER
Oleh:
GUSTI RUSMAYADI
(Jurusan Budidaya Pertanian-Faperta Unlam) mirsaR@plasa.com
Disajikan Pada:
PERKULIAHAN KLIMATOLOGI DASAR PROGRAM SARJANA FAPERTA UNLAM
2.1. B a h a n
• Atmosfer terisi dari tiga kelompok bahan, yakni
1) Gas (udara kering dan uap air)
2) Cairan (butir-butir air atau awan)
3) Aerosol (bahan padatan, misal debu)
• Bahan tersebut berbeda ukurannya dan
tersebar pada berbagai ketinggian. Partikel
yang ringan berada di atas partikel yang berat.
• Makin mendekati permukaan bumi kerapatan
partikel di atmosfer meningkat
Komposisi Normal Udara kering Kelompok Nama Gas Lambang Kimia Konsentrasi Berat Molekul
A. Gas Utama Nitrogen N2 78,08 % 28,02
Oksigen O2 20,94% 32,00
Argon Ar 0,93% 39,88
Karbon Dioksida CO2 0,03 % (bervariasi) 44,00
B. Gas Penyerta
1. Gas Permanen Neon Ne 18,00 ppm 20,18
Helium He 5,20 ppm 4,06
Krypton Kr 1,10 ppm -
Xenon Xe 0,086 ppm -
Hidrogen H2 0,52 ppm 2,02
Nitrous Oksida N2O 0,25 ppm -
2. Gas tidak Permanen (Reaktif)
Karbon Monoksida CO 0,10 ppm -
Methane CH4 1,40 ppm -
Hydro Carbon HC 0,02 ppm -
Nitric Oksida NO (0,2-2,0)x 10-3 ppm -
Nitrogen Dioksida NO2 (0,5-4,0)x 10-3 ppm -
Amoniak NH3 (6,0-20)x 10-3 ppm -
Sulfur Dioksida SO3 (0,03-1,2)x 10-3 ppm -
Ozone O3 (0,0-0,5) ppm 48,00
0,01 %
99,99
%
Uap Air • Kandungan uap air di atmosfer mudah berubah
menurut arah (horizontal dan vertikal) maupun waktu.
• Di atas wilayah tropika kandungan uap air di atmosfer
merupakan nilai tertinggi di dunia, yakni sekitar 4 % dari
volume atmosfer atau 3 % dari massa atmosfer.
Uap Air Nitrogen (N2) Oksigen (O2) Argon (Ar)
(dalam % volume atmosfer)
0 78,08 20,95 0,93
1 77,03 20,74 0,92
2 76,52 20,50 0,91
3 75,52 20,30 0,90
4 74,96 20,11 0,89
Tabel 2.2. Susunan tiga macam gas utama pada berbagai kandungan uap air
Aerosol
• Aerosol adalah berbagai partikel
halus dari bahan padat di bumi
sebagian terangkat ke atmosfer.
• Ketinggian jelajah aerosol dan
periode keberadaannya tergantung
pada massanya, pemanasan dan
pendinginan di permukaan bumi
serta angin.
• Komposisi normal aerosol adalah;
– Debu: 20 % (terutama daerah kering)
– Kristal garam: 40 % (pecahan ombak lautan)
– Abu: 10 % (dari gn. api, pembakaran)
– Asap: 5 % (dr. cerobong pabrik, pembakaran)
– Lain-lain: 25 % (mikro organisme)
2.2. Struktur Lapisan Atmosfer
• Bahan pengisi atmosfer adalah gas yang mudah mampat dan mengembang.
• Gaya gravitasi menyebabkan ;
– Seluruh bahan atmosfer ke permukaan bumi.
– Kerapatan partikel atmosfer meningkat dengan ketinggian yang berkurang.
– Massa dan tekanan partikel atmosfer meningkat semakin dekat dengan permukaan bumi
• Oleh karena sebagian besar bahan pengisi atmosfer berada di bagian bawah, maka perubahan massa atmosfer terhadap ketinggian relatif cepat pada bagian bawah.
Penjelasan Gambar ;
(1) Sekitar 50% dari massa atmosfer berada di
dalam ruang udara hingga ketinggian 5,5 –
5,6 km
(2) Sekitar 99,99% dari massa atmosfer tercakup
dalam ruang udara hingga ketinggian 40 km
Perubahan tekanan udara terhadap ketinggian
Ketinggian (km dpl) Tekanan Udara (%)
0 100
5,6 50
16,2 10
31,2 0
48,1 0,10
65,1 0,01
79,2 0,001
100,0 0,00003
Tabel 2.3. Perubahan tekanan udara terhadap ketinggian dinyatakan dengan
persentase tekanan udara normal pada permukaan laut
Perubahan suhu udara di atmosfer menurut
ketinggian
• 3 hal perubahan suhu (dT) terhadap ketinggian
(dz) dinyatakan oleh dT/dz;
(1) dT/dz > 0; suhu udara naik dengan ketinggian
bertambah dan disebut inversi suhu.
(2) dT/dz = 0; suhu udara tetap walaupun ketinggian
berubah dan disebut isotermal.
(3) dT/dz < 0; suhu udara turun dengan ketinggian
bertambah dan disebut lapse rate.
Lapisan utama atmosfer
• 4 lapisan utama atmosfer berdasarkan sifat
perubahan suhu menurut ketinggian;
1. Troposfer dengan puncaknya tropopause
2. Stratosfer dengan puncaknya stratopause
3. Mesosfer dengan puncaknya mesopause
4. Termosfer
Troposfer • Ciri khas lapisan troposfer:
(1) Terdapat mulai dari permukaan laut sampai ketinggian 8 km di kutub dan 16 km di ekuator.
(2) Mengandung air (air, uap, es) dan berlansung evaporasi dan kondensasi.
(3) Terjadi sirkulasi dan turbulensi seluruh bahan atmosfer dan mengalami pembentukan dan perubahan cuaca.
(4) Kecepatan angin bertambah dengan peningkatan ketinggian dan berlangsung pemindahan energi dalam siklus hidrologi.
(5) Lapse rate.
(6) Suhu 15 ºC pada permukaan laut dan -60 ºC di puncak atmosfer. Tekanan dan kerapatan udara di permukaan laut adalah 1013,2 mb dan 1,23 kg m-
3.
Tropopause
• Ketinggian
tropopause di
ekuator pada 18
km dengan suhu -
80º dan di kutub
pada ketinggian 6
km dengan suhu -
40º.
Sirkulasi Atmosfer
Stratosfer
• Ciri khas lapisan troposfer adalah; (1) Kisaran ketinggian antara 12-50 km setelah troposfer.
(2) Terdiri dari 3 wilayah, yaitu; (a). Stratosfer bawah; 12 – 20 km, daerah isotermis.
(b). Stratosfer tengah; 20 – 35 km, daerah inversi suhu.
(c). Stratosfer atas; 35 – 50 km, daerah inversi suhu kuat.
(3) Tidak mengalami sirkulasi dan turbulensi.
(4) Inversi suhu.
(5) Lapisan utama mengandung gas ozon (O3). lapisan Ozonosfer
Mesosfer
• Ciri khas lapisan mesosfer adalah; (1) Kisaran ketinggian antara
50 - 80 km setelah stratosfer.
(2) Lapse rate, dengan suhu -5ºC pada dasar lapisan dan -95ºC pada puncaknya .
(3) Tidak mengalami sirkulasi dan turbulensi.
(4) Daerah penguraian O2 menjadi atom O.
(5) Batas atas lapisan adalah Mesopause dan mulai isotermal
Termosfer • Ciri khas lapisan troposfer
adalah;
(1) Kisaran ketinggian antara 80 -
250 km setelah troposfer.
(2) Inversi suhu, dengan kisaran
suhu -95ºC pada dasar lapisan
dan -38ºC pada puncaknya .
(3) Terisi molekul dan atom N2, O2,
N dan O.
(4) Proses ionisasi gas N2 dan O.
------- lapisan ionosfer
2.3. Peranan Atmosfer
• 4 peranan utama atmosfer;
(1). Sumber gas dan air presipitasi.
(2). Filter (penyaring) sinaran matahari, sehingga
kualitas spektrum tidak bersifat merusak organ tubuh.
(3). Buffer (penyangga) dalam sistem neraca energi
radiasi, sehingga permukaan bumi terhindar dari
pemanasan dan pendinginan yang berlebihan.
(4). Mengatur mekanisme proses fisika cuaca dan iklim
2.3.1. Sumber gas dan presipitasi
2.3.2. Filter
• Proses penyaringan radiasi matahari (UV) terjadi pada lapisan stratosfer, mesosfer dan termosfer oleh gas oksigen (O2).
Gas penyerapan Spektrum terserap Keterangan
O2 0,18 μm Di atas 85 km
0,20 μm Pemecahan O2
pada ketinggian <
85 km
O3 0,20 – 0,30 μm Di stratosfer
Tabel 2.3. Penyerapan radiasi matahari oleh oksigen
Filter
• Proses penyaringan sinaran matahari (UV) gelombang panjang pada lapisan troposfer oleh uap (air dan es), CO2 dan O2.
Gas penyerapan Spektrum terserap Keterangan
H2O 5 - 8 μm
Di awan dan sekitarnya 17 - 24 μm
CO2 4 - 5 μm Menyebabkan kenaikan suhu
atmosfer 11 – 17 μm
O3 9 – 10 μm Di Stratrofer
Tabel 2.4. Penyerapan sinaran gelombang panjang oleh gas-gas atmosfer
2.3.3. Buffer
2.4. Mekanisme Pembentukan Cuaca dan Iklim
1. Pancaran radiasi matahari
2. Letak lintang (latitude)
3. Ketinggian tempat (altitude)
4. Posisi tempat terhadap lautan
5. Pusat tekanan tinggi & rendah
semi permanen
6. Aliran massa udara
7. Halangan oleh pegunungan
8. Arus laut
9. Unsur cuaca/iklim; radiasi
matahari, suhu, tekanan
udara, angin
1. Penerimaan radiasi
dan lama penyinaran
matahari
2. Suhu udara
3. Kelembapan udara
4. Tekanan udara
5. Kecepatan dan arah
angin
6. Evaporasi
7. Presipitasi
8. Suhu tanah
Distribusi
tipe
cuaca
dan tipe
iklim M
engendalik
an
Menghasilk
an
Faktor Pengendali
Distribusi tipe cuaca dan tipe iklim
Lapisan Ozonosfer
Proses pembentukan dan penguraian Ozon;
(1) Penguraian molekul O2 menjadi O;
uv
O2 O + O
(2) Pembentukan Ozon
O2 + O + M O3 + M (faktor kesetimbangan dan momentum)
(3) Penguraian Ozon
O3 + O + M O2 + O2 + M
uv
O3 O2 + O
(4) Pengendapan ozon di
atmosfer
–Ozon yang terbentuk > yang
terurai
–Keseimbangan pembentukan
dan penguraiannya
terganggu karena
penggunaan bahan
berpartikel halus dan ringan
CFC11 (Chloro Flouro
Carbon) serta NOx.
Kadar Ozon
• Semakin jauh dari
kutub utara kadar
ozon berkurang
• Kadar ozon tertinggi
di ekuator tercapai
pada bulan Juni
• Semakin mendekati
musim dingin kadar
ozon meningkat
Memonitor Ozon
Ozon permukaan
Ozon Hole/lubang ozon • “Hole” hanya sebuah istilah untuk menggambarkan penipisan lapisan ozon di
stratosfer • Pertama terdeteksi di atas Antarctica tahun 1976 yang dianggap kerusakan
alat pengukuran • Setelah tahun 1985 terbukti terjadi penipisan lapisan ozon, • Proses alamiah seperti akibat aktivitas sunspot atau erupsi volkanik • Chlorine adalah penyebab utama dan konsentrasi chlorine stratosphere
terbesar berasal dari aktivitas manusia (man made) – Sumber utama adalah bahan kimia (chemical) yaitu chlorofluorocarbons
(CFCs) • Chlorine merupakan bahan kimia stabil secara kimia, low toxicity, digunakan
sejak tahun 1960-an sebagai refrigerants, aerosol spray dan untuk membuat styrofoam
• Konsentrasi chlorine di stratosfer meningkat pesat sbb:
– 100 parts per trillion (ppt) CFC-12 tahun 1960an
– 200 ppt tahun 1975,
– 400 ppt tahun 1987
– 750 ppt of CFC-11 dan
CFC-12 tahun 1990
Penanggulangan
• Penipisan lapisan ozon 1987 Montreal Protocol
• Perjanjian ditandatangani lebih dari 70 negara yang setuju untuk
menurunkan produksi CFC sebesar 20% (relatif to 1986 levels) tahun 1993
dan sampai 50% tahun 1998
• Tahun 1993, produksi CFC global telah turun 40% dari level tahun 1986
top related