Download - SELEKSI MATERI CUACA
PENGEMBANGAN BAHAN AJAR
MATA PELAJARAN : IPA
TEMA : CUACA
KELAS : VII (Tujuh)
A. KOMPETENSI INTI
KI. 1 Menghargai dan menghayati ajaran agama yang dianutnya
KI. 2. Menghargai dan menghayati perilaku jujur, disiplin, tanggung jawab, peduli
(toleransi, gotong royong), santun, percaya diri, dalam berinteraksi secara
efektif dengan lingkungan sosial dan alam dalam jangkauan pergaulan dan
keberadaannya
KI. 3. Memahami dan menerapkan pengetahuan (faktual, konseptual, danprosedural)
berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmupengetahuan, teknologi, seni,
budaya terkait fenomena dan kejadian tampak mata
KI. 4. Mengolah, menyaji, dan menalar dalam ranah konkret (menggunakan,
mengurai, merangkai, memodifikasi, dan membuat) dan ranah abstrak
(menulis, membaca, menghitung, menggambar, dan mengarang) sesuai
dengan yang dipelajari di sekolah dan sumber lain yang sama dalam sudut
pandang/teori
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 1
B. KOMPETENSI DASAR
3.5 Memahami karakteristik zat, serta perubahan fisika dan kimia pada zat yang
dapat dimanfaatkan untuk kehidupan sehari-hari
Indikator Konsep
1. Membedakan antara perubahan
fisika dan perubahan kimia
2. Menjelaskan proses terjadinya
siklus air dalam proses terjadinya
hujan sebagai salah satu unsur
cuaca
1. Perubahan Zat
1.1 Pengertian perubahan fisika
dan kimia
1.2 Perbedaan perubahan fisika
dan kimia
2. Curah hujan sebagai salah satu
unsur cuaca
1.1 Siklus hidrologi
Materi:
A. Perubahan Zat
Zat diidentifikasi dari sifat-sifatnya dan dari susunannya. Warna, titik leleh, titik
didih dan kerapatan merupakan sifat-sifat fisika. Sifat fisika (physical property) dapat
diukur dan diamati tanpa mengubah susunan atau identitas suatu zat. Sebagai contoh,
kita dapat mengukur titik leleh es dengan memanaskan es balok dan mencatat suhunya
ketika es berubah menjadi air. Air berbeda dengan es hanya dari penampilan dan tidak
dari susunannya, sehingga perubahan itu merupakan perubahan fisika; kita dapat
membekukan air untuk memperoleh esnya kembali. Jadi titik leleh suatu zat adalah sifat
fisika. Demikian pula, ketika kita mengatakan bahwa gas helium lebih ringan
dibandingkan udara, kita sedang berbicara tentang sifat fisika.
Di sisi lain, pernyataan “Gas hidrogen terbakar dalam gas oksigen menghasilkan
air” menggambarkan salah satu sifat kimia (chemical property) hydrogen karena untuk
mengamati sifat ini, kita harus melakukan perubahan kimia, yang dalam kasus ini
adalah pembakaran. Sesudah perubahan, zat-zat awalnya, yaitu gas hidrogen dan gas
oksigen, akan menghilang dan senyawa yang secara kimia berbeda –yaitu air –akan
menggantikannya. Kita tidak memperoleh kembali hidrogen dan oksigen dari air dengan
perubahan fisika seperti pendidihan atau pembekuan.
(Raymond Chang, 2003, hlm 9)
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 2
1. Perubahan Fisis
Perubahan fisis adalah perubahan suatu zat yang tidak menghasilkan zat jenis baru. Ciri-
ciri perubahan fisis adalah:
a. Tidak terbentuk zat jenis baru.
b. Zat yang mengalami perubahan dapat kembali ke bentuk semula.
c. Perubahan yang terjadi hanya diikuti perubahan sifat fisis.
Beberapa contoh perubahan fisis adalah sebagai berikut.
a. Perubahan Bentuk
Perubahan bentuk terjadi misalnya beras ditumbuk menjadi tepung, batu dipecah
dengan palu menjadi kerikil, dan kayu dipotong-potong kemudian dirakit menjadi
kursi. Pada perubahan tersebut hanya terjadi perubahan bentuk dan ukuran, tidak
terjadi perubahan sifat molekul zat.
b. Perubahan Wujud Zat
Setiap zat memiliki sifat yang berbeda. Suatu zat ketika dipanaskan kemungkinan
akan mengalami kenaikan suhu, perubahan wujud, atau pemuaian.
Dari keenam perubahan wujud zat tersebut, perubahan wujud yang memerlukan
kalor adalah mencair, menguap dan menyublim. Sedangkan membeku,
mengembun dan deposisi melepaskan kalor.
2. Perubahan Kimia
Perubahan kimia adalah perubahan suatu zat yang menghasilkan zat jenis baru.
Perubahan kimia adalah perubahan yang bersifat kekal. Ciri-ciri perubahan kimia
adalah:
a. Terbentuk zat jenis baru.
b. Zat yang berubah tidak dapat kembali ke bentuk semula.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 3
Gambar 1 Diagram Perubahan Wujud Zat
c. Perubahan yang terjadi diikuti oleh perubahan sifat kimia melalui reaksi kimia.
d. Selama terjadi perubahan kimia, massa zat ssebelum reaksi sama dengan massa zat
sesudah reaksi.
(Tim Abdi Guru, 2014, hlm 109)
B. Siklus Hidrologi
Air memainkan peran penting dalam lapisan luar bumi. Air naik ke udara, jatuh ke
tanah sebagai hujan, bergerak melalui sistem kompleks sungai dan anak sungai, lalu
disimpan untuk waktu yang lama di bawah tanah, lautan, dan es. Air membentuk
permukaan planet kita, dan menyediakan media di mana kehidupan dimulai. Kombinasi
proses air yang bergerak dari repositori ke repositori atas, bawah, dan di permukaan
bumi disebut siklus hidrologi.
1. Penyimpanan Air
Jumlah total air di permukaan bumi kurang lebih sama dengan jumlai air sejak awal
mula. Air pertama kali mencapai permukaan saat volcano menutupi bumi. Ketika suhu
permukaan planet akhirnya jatuh di bawah 1000C, air ini berubah wujud ke dalam
bentuk cair dan mulai mengisi cekungan laut. Proses ringan yang masih menambah dan
mengurangi sejumlah air dari bumi secara relatif.
Jauh di atas atmosfer, sinar ultraviolet dari matahari memecah molekul air,
membebaskan atom hidrogen, yang dapat berpindah ke luar angkasa karena massa yang
rendah. Pada saat yang sama, pertemuan dan gerakan menjauh lempeng vulkanik,
menyebabkan sejumlah kecil air kembali dipancarkan dari dalam perut bumi. Proses
pengurangan dan penambahan air ini berada dalam kesetimbangan kasar. Dan menurut
perkiraan, proses tersebut kurang lebih menambah atau mengurangi jumlah air tidak
lebih dari ukuran satu atau dua ukuran luas kolam renang olimpiade per tahun. Jadi, kita
dapat menyimpulkan bahwa jumlah air di permukaan bumi seolah-seolah memiliki
jumlah yang sama selama miliaran tahun.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 4
Tabel 1 Penyimpanan Air
Reservoir Percent of Earth’s Supply
LautanDanau dan SungaiEs dan GletserAir TanahAwanMakhluk Hidup
96.00.0093.01.00.0010.0001
Air di permukaan bumi memiliki gerakan konstan baik di dalam dan di antara
proses penyimpanan, proses yang mungkin terjadi dan secara bertahap mengubah
distribusi air pada permukaan bumi. Siklus hidrologi yang familiar dengan kita
melibatkan transfer jangka pendek molekul air antara lautan dan tanah. Air menguap
dari permukaan laut, terbentuk menjadi awan, jatuh sebagai hujan di darat, dan
kemudian kembali ke lautan melalui sungai dan anak sungai. Sebagian besar kehidupan
di darat tergantung pada siklus sederhana ini (lihat gambar).
(Trefil & Hazen, 2007, hlm 379).
Daur hidrologi sering juga dipakai istilah water cycle atau siklus air. Suatu
sirkulasi air yang meliputi gerakan mulai dari laut ke atmosfer, dari atmosfer ke tanah,
dan kembali ke laut lagi atau dengan arti lain siklus hidrologi merupakan rangkaian
proses berpindahnya air permukaan bumi dari suatu tempat ke tempat lainnya hingga
kembali ke tempat asalnya.
Air naik ke udara dari permukaan laut atau dari daratan melalui evaporasi. Air di
atmosfer dalam bentuk uap air atau awan bergerak dalam massa yang besar di atas
benua dan dipanaskan oleh radiasi tanah. Panas membuat uap air lebih naik lagi
sehingga cukup tinggi/dingin untuk terjadi kondensasi. Uap air berubah jadi embun dan
seterusnya jadi hujan atau salju.
Curahan (precipitation) turun ke bawah, ke daratan atau langsung ke laut. Air
yang tiba di daratan kemudian mengalir di atas permukaan sebagai sungai, terus
kembali ke laut. Air yang tiba di daratan kemudian mengalir di atas permukaan sebagai
sungai, terus kembali ke laut melengkapi siklus air.
Dalam perjalanannya dari atmosfer ke luar, air mengalami banyak interupsi.
Sebagian dari air hujan yang turun dari awan menguap sebelum tiba di permukaan
bumi, sebagian lagi jatuh di atas daun tumbuh-tumbuhan (intercception) dan menguap
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 5
dari permukaan daun-daun. Air yang tiba di tanah dapat mengalir terus ke laut, namun
ada juga yang meresap dulu ke dalam tanah (infiltration) dan sampai ke lapisan batuan
sebagai air tanah.
Sebagian dari air tanah dihisap oleh tumbuh-tumbuhan melalui daun-daunan lalu
menguapkan airnya ke udara (transpiration). Air yang mengalir di atas permukaan
menuju sungai kemungkinan tertahan di kolam, selokan, dan sebagainya (surface
detention), ada juga yang sementara tersimpan di danau, tetapi kemudian menguap atau
sebaliknya, sebagian air mengalir di atas permukaan tanah melalui parit, sungai, hingga
menuju ke laut ( surface run off ), sebagian lagi infiltrasi ke dasar danau-danau dan
bergabung di dalam tanah sebagai air tanah yang pada akhirnya ke luar sebagai mata air.
2. Siklus Hidrologi
Siklus hidrologi dibedakan ke dalam tiga jenis yaitu:
a. Siklus Pendek : Air laut menguap
kemudian melalui proses kondensasi
berubah menjadi butir-butir air yang
halus atau awan dan selanjutnya hujan
langsung jatuh ke laut dan akan
kembali berulang.
b. Siklus Sedang : Air laut
menguap lalu dibawa oleh
angin menuju daratan dan
melalui proses kondensasi
berubah menjadi awan lalu
jatuh sebagai hujan di
daratan dan selanjutnya
meresap ke dalam tanah lalu
kembali ke laut melalui sungai-sungai atau saluran-saluran air.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 6
Penguapan air laut – konveksi – kondensasi – tebentuk awan di atas lautan
hujan yang terjadi di lautan
Gambar 2 Siklus Pendek
Gambar 3. Siklus Sedang
c. Siklus Panjang : Air laut menguap,
setelah menjadi awan melalui
proses kondensasi, lalu terbawa
oleh angin ke tempat yang lebih
tinggi di daratan dan terjadilah
hujan salju atau es di pegunungan-
pegunungan yang tinggi. Bongkah-
bongkah es mengendap di puncak
gunung dan karena gaya beratnya meluncur ke tempat yang lebih rendah, mencair
terbentuk gletser lalu mengalir melalui sungai-sungai kembali ke laut.
Unsur-unsur utama dalam siklus hidrologi :
1. Evaporasi: penguapan dari
badan air secara langsung
2. Transpirasi: penguapan air yang
terkandung dalam tumbuhan
3. Respirasi: penguapan air dari
tubuh hewan dan manusia
4. Evapotranspirasi: perpaduan
evaporasi dan transpirasi
5. Kondensasi: proses perubahan
wujud uap air menjadi titik-
titik air sebagai hasil
pendinginan
6. Presipitasi: segala bentuk curahan atau hujan dari atmosfer ke bumi yang
meliputi hujan air, hujan es, hujan salju
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 7
Penguapan air laut – konveksi - kondensasi – terbawa angin - kemudian air
hujan mengalir kembali ke laut
Penguapan air laut – konveksi – turun hujan – terjadi aliran permukaan dan
aliran aliran bawah tanah – kemudian aliran permukaan ataupun aliran
bawah tanah tersebut mengalir kembali ke laut
Gambar 4. Siklus Panjang
Gambar 5. Siklus Hidrologi
7. Infiltrasi: air yang jatuh ke permukaan tanah dan meresap ke dalam tanah
8. Perkolasi: air yang meresap terus sampai ke kedalaman tertentu hingga
mencapai air tanah atau groundwater
9. Run off: air yang mengalir di atas permukaan tanah melalui parit, sungai,
hingga menuju ke laut.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 8
3.7 Memahami konsep suhu, pemuaian, kalor, perpindahan kalor,dan
penerapannya dalam mekanisme menjaga kestabilan suhu tubuh pada
manusia dan hewan serta dalam kehidupan sehari-hari
4.10 Melakukan percobaan untuk menyelidiki suhu dan perubahannya, serta
pengaruh kalor terhadap perubahan suhu dan perubahan wujud benda
4.11 Melakukan penyelidikan terhadap karakteristik perambatan kalor secara
konduksi, konveksi, dan radiasi
Indikator Konsep
1. Menjelaskan pengaruh kalor dan
perpindahan kalor pada
kehidupan sehari-hari
2. Menganalisis pengaruh kalor
dan perpindahan kalor terhadap
cuaca di permukaan bumi
1. Kalor
1.1 Pengertian kalor
1.2 Jenis-jenis perpindahan kalor
1.3 Pengaruh radiasi terhadap
peningkatan suhu bumi dan
perubahan cuaca
Materi:
A. Kalor
Kalor merupakan salah satu bentuk energi yang berpindah dari benda yang suhunya
lebih tinggi ke benda yang suhunya lebih rendah, jika kedua benda bersentuhan.
Pengetian kalor berbeda dengan suhu. Suhu adalah ukuran derajat panas atau
dinginnya suatu benda sedangkan kalor adalah ukuran banyaknya panas.
(Tim Abdi Guru, 2013, hlm 209)
B. Jenis-jenis Perpindahan Kalor (Transfer Energi Termis)
Energi termis ditransfer dari satu tempat ke tempat lain lewat tiga proses:
konduksi, konveksi dan radiasi. Pada konduksi, energi termis ditransfer lewat interaksi
antara atom-atom atau molekul, walaupun atom-atom dan molekulnya sendiri tidak
berpindah. Sebagai contoh, jika salah satu ujung batang padat dipanaskan, maka atom-
atom di ujung yang dipanaskan bergetar dengan energii yang lebih besar dibandingkan
atom-atom di ujung yang lebih dingin. Karena interaksi atom-atom yang lebih energetik
dengan sekitarnya, energi dipindahkan sepanjang batang. Jika padatan adalah logam,
maka perpindahan energi termis dibantu oleh elektron-elektron bebas, yang bergerak di
seluruh logam, sambil menerima dan memberi energi termis ketika bertumbukan
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 9
dengan atom-atom logam. Dalam gas, panas dikonduksi oleh tumbukan langsung
molekul-molekul gas. Molekul di bagian yang lebih panas dari gas mempunyai energi
rata-rata yang lebih tinggi daripada moleku-molekul di bagian yang lebih dingin dari
gas. Bila molekul berenergi tinggi bertumbukan dengan molekul berenergi rendah,
maka sebagian energi molekul berenergi tinggi ditransfer ke molekul berenergi rendah.
Pada konveksi, panas dipindahkan langsung lewat perpindahan massa. Sebagai
contoh bila udara dekat lantai dipanaskan, udara memuai dan naik karena kerapatannya
yang lebih rendah. Jadi energi termis di udara panas ini dipindahkan dari lantai ke
langit-langit bersama dengan massa udara panas.
Pada radiasi, energi dipancarkan dan diserap oleh benda-benda dalam bentuk
radiasi elektromagnetik. Radiasi ini bergerak lewat ruang dengan kelajuan
cahaya.Radiasi termis, gelombang cahaya, gelombang radio, gelombang televisi dan
Sinar-X semuanya adalah bentuk radiasi elektromagnetik yang saling berbeda hanya
dalam panjang gelombang dan frekuensinya. Semua benda memancarkan dan
menyerap radiasi elektromagnetik. Bila benda ada dalam kesetimbangan termis dengan
sekitarnya, benda memancarkan dan menyerap energi pada laju yang sama. Namun,
jika benda dipanaskan sampai tempertur yang lebih tinggi dari pada sekitarnya, maka
benda meradiasi keluar keluar lebih banyak energi daripada yang diserapnya, dengan
demikian, benda menjadi lebih dingin sementara sekitarnya menjadi lebih panas.
1. Konduksi dan Konveksi
Sebuah batang padat dengan penampang yang luasnya A, jika salah satu ujung batang
dipanaskan pada suatu tempertur tinggi (misalnya, dalam tabung uap) dan ujung lainnya
pada tempertaur rendah (misalnya, dalam tabung es), maka energi termis terus menerus
diikonduksikan lewat batang dari ujung yang panas ke ujung yang dingin. Dalam
keadaan mantap, tempertur berubah secara uniform (jika batang uniform) dari ujung
yang panas ke ujung yang dingin. Laju perubahan tempertur sepanjang batang ∆T/∆x
dinamakan gradien tempertur.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 10
Perhatikan bagian yang terkecil dari batang, suatu potongan yang tebalnya ∆x,
dan misalkan ∆T adalah beda tempertur pada potongan (gambar 1b). Jika ∆Q adalah
jumlah energi termis yang dikonduksikan lewat potongan itu dalam suatu waktu ∆t
makalaju konduksi energi termis ∆Q/∆t dinamakan arus termis I. Secara eksperimen,
ditemukan bahwa arus termis sebanding dengan gradient temperatur dan dengan luas
penampang A:
Konstanta kesebandingan k, dinamakan koefisien konduktivitas termis atau
konduktivitas termis saja, tergantung pada komposisi batang.
2. Radiasi
Mekanisme ketiga untuk transfer energi termis adalah radiasi dalam bentuk gelombang
elektromagnetik. Laju radiasi energi termis suatu benda sebanding dengan luas benda
dan pangkat empat temperatur absolutnya. Hasil ini ditemukan secara empiris oleh Josef
Stefan pada 1879 dan diturunkan secara teoritis oleh Ludwig Boltzmann kira-kira lima
tahun kemudian, sehingga dinamakan Hukum Srefan-Boltzmann.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 11
Gambar 6b. Potongan batang yang panjangnya ∆x. Laju konduksi energi termis
lewat otongan sebanding dengan luas penampang dan beda temperature dan
berbanding terbalik dengan teba potongan
Gambar 6a Sebuah batang konduktor dengan ujung-ujungnya pada dua teperature yang
berbeda
Batang konduktor
Q Tabung Es
Tabung
Uap∆x ∆T
A
I=∆ Q∆ t
=kA ∆T∆ x
P=eσA T 4
Dengan P adalah daya yang diradiasikan dalam watt, A adalah luas, e adalah
emisivitas benda dan σ adalah konstanta universal yang dinamakan konstanta Stefan,
yang nilainya:
σ=5,6703 ×108 W /m2 . K 4
Emisivitas e adalah pecahan yang berkisar dari 0 sampai 1 dan tergantung pada
komposisi permukaan benda.
(Tipler, 1998, hlm 606).
C. Pengaruh Radiasi (Penyinaran Matahari)
Tanpa matahari, tidak akan cuaca. Cahaya matahari adalah energi yang menjadi
bahan bakar cuaca di dunia. Cahaya matahari, angin, hujan, kabut, salju, hujan es,
badai-setiap jenis cuaca terjadi karena panas matahari menjaga atmosfer tetap
bergerak. Namun, kekuatan cahaya matahari untuk memanaskan udara bervariasi- di
belahan dunia sepanjang hari atau tahun. Variasi tersebut tergantung tinggi matahari.
Ketika posisi matahari sudah tinggi, cahayanya mengenai bumi secara langsung dan
panasnya maksimum. Ketika posisi matahari rendah, cahaya matahari mengenai bumi
dengan sudut tertentu dan panasnya menyebar ke area yang lebih luas. Karena variasi
itu kita memiliki cuaca panas dan dingin serta tempat yang panas dan dingin.
Karena permukaan bumi melengkung, cahaya matahari mengenai tempat yang
berbeda dengan sudut yang berbeda, membagi bumi dengan zona iklim yang berbeda-
beda dengan cuaca yang khas. Tempat terpanas di bumi adalah daerah tropis,
membentang sepanjang ekuator karena matahari tepat di atas kepala saat tengah hari.
Tempat terdingin adalah kutub, bahkan pada siang hari matahari sangat rendah
sehingga panasnya menyebar luas. Di antara kedua tempat ekstrem itu, terbentang zona
pertengahan. Dalam zona-zona iklim tersebut, iklim tergantung beberapa faktor, seperti
jarak lautan dan pegunungan serta ketinggian di atas permukaan laut.
(Brian Cosgrove, 2010, hlm 18)
1. Energi Matahari
Energi diciptakan pada bagian dalam matahari, kemudian dijalarkan ke permukaan dan
diradiasikan ke dalam ruang angkasa. Sekitar 99% radiasi elektromagnetik yang
diemisikan oleh matahari terletak pada daerah 0,15 dan 4,0 μn. Distribusi spektral
energi ini adalah 9% ultraviolet, 45% radiasi tampak dan 46% inframerah, energi ini
dijalarkan ke permukaan bumi dalam bentuk radiasi elektromagnetik.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 12
Transformasi (pengubahan) hidrogen menjadi helium, menghasilkan energi matahari
dari reaksi inti berikut:
41H1 → 2He4 + 2e+ + Energi ………………….(1)
Keterangan:1H1 : inti hidrogen atau protone+ : positron yaitu electron yang membawa muatan positif2He4 : inti helium
Dari reaksi inti (1), massa 2He4
ternyata lebih kecil dari massa 41H1 jadi
ada massa yang hilang berubah menjadi
energi menurut teori relativitas Einstein.
E = mc2 ……………….(2)
Keterangan:E : energi yang dilepas dalam joulem : massa yang hilang dalam kilogramc : kecepatan cahaya ( 3.108 m/s)
Sebagian energi tersebut ditransmisikan ke bumi dengan cara radiasi gelombang
elektromagnetik. Peristiwa ini akan berhenti jika hidrogen dalam reaksi inti (nuklir)
menjadi habis. Proses pengubahan hydrogen menjadi helium dalam reaksi inti
disebutreaksi rantai proton-proton (rantai PP). Diperkirakan radiasi matahari dapat
berlangsung sampai sekitar 10 milyar tahun.
Setiap menit matahari meradiasikan energi sebesar 56 x 1026 kalori. Sumber
radiasi atau energi utama di bumi adalah matahari. Energi yang dipancarkan ke bumi
berbentuk radiasi elektromagnetik. Radiasi menjalar dengan kecepatan cahaya dalam
bentuk gelombang yang mempunyai panjang gelombang berbeda-beda. Radiasi dari
matahari dinyatakan sebagai radiasi gelombang pendek dengan panjang gelombang
antara 0,15 dan 3,0 μm. Radiasi dengan panjang gelombang antara 3,0 sampai 100 μm
dinyatakan sebagai radiasi gelombang panjang atau inframerah. Dalam atmosfer bumi
atau pada permukaan bumi, radiasi dapat diabsorpsi, direfleksi, ditransmisi atau
diemisikan kembali.
Ada beberapa hukum yang
memberikan karakteristik radiasi yang
diemisikan berdasarkan konsep benda
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 13
Gambar 7. Reaksi inti
hitam. Benda hitam (black body) adalah benda hipotetis atau sebuah massa material
yang bertalian (coherent) dengan komposisi dan temperature uniform, yang dapat
berbentuk lapisan atmosfer atau lapisan permukaan sebuah massa material (bahan)
padat seperti permukaan bumi. Karakteristik lain dari benda hitam adalah bahwa semua
radiasi yang jatuh padanya akan diserap dan bahwa emisi maksimum mungkin terjadi
dalam semua panjang gelombang dan semua arah.
Makin rendah atau tinggi temperatur mutlak, makin panjang atau pendek panjang
gelombang emisi puncak. Keadaan ini dapat dilihta pada gambar di atas untuk kasus
6000 K dan 300 K yang menyatakan temperatur mutlak matahari dan permukaan bumi.
2. Karakteristik Radiasi
Semua pertukaran energi antara bumi dan alam semesta terjadi dengan cara alih
radiative. Bumi dan atmosfer secara tetap menyerap radiasi matahari dan mengemisikan
radiasinya ke angkasa. Setelah selang waktu yang lama maka kecepatan absorpsi dan
emisi dapat dianggap sama, ini disebut sistem bumi-atmosfer dalam keseimbangan
radiatif dengan matahari. Alih radiatif memainkan peranan penting dalam sejumlah
reaksi kimia di atmosfer atas dan dalam formasi kabas (smog) fotokemis radiasi
inframerah yang diemisikan oleh atmosfer bumi dan diterima oleh satelit cuaca adalah
dasar penginderaan jauh struktur temperatur atmosfer.
Radiasi adalah sebuah bentuk energi yang dihasilkan oleh osilasi cepat medan
elektromagnetik. Radiasi dialihkan oleh foton-foton atau buntell energi yang
mempunyai sifat mirip dengan partikel-partikel dan gelombang. Energi foton
sebanding dengan frekuensi radiasi atau berbanding terbalik dengan panjang gelombang
radiasi. Radiasi matahari yang melalui atmosfer mengalami atenuasi, yaitu hamburan,
serapan dan pantulan. Proses hamburan dan pemantulan bergantung pada diameter
partikel atmosfer. Jika diameter partikel atmosfer jauh lebih kecil dari pada panjang
gelombang radiasi, disebut hamburan Rayleigh yang sifatnya selektif, warna biru lebih
kuat dihamburkan sehingga langit tampak biru. Jika diameter partikel atmosfer jauh
lebih besar dari pada panjang gelombang radiasi, disebut pemantulan difuse, disebut
pemantulan difuse yang tidak tergantung pada panjang gelombang radiasi tampak,
sehingga matahari tampak putih jika dilihat melalui awan stratiform.
(Bayong, T.H.K, 2013, hlm 70)
Setiap cm2 dari permukaan matahari mengemisikan energi rata-rata sebesar 6,2
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 14
kilowatt atau 9,0x104 kalori per menit. Energi maahari diemisikan serbasama ke segala
arah dimana sebagian besarnya hilang ke alam semesta dan hanya sebagian kecil yang
dapat diterima oleh Bumi. Energi yang diradiasikan ini berbentuk gelombang
elektromagnetik, yang penting dalam proses pertukaran energi di atmosfer Bumi.
Radiasi ini menjalar dengan kecepatan sekitar 3 x 108 m/s.
Bumi berevolusi
mengelilingi Matahari
pada jarak rata-rata
149,6 x 106 km (93 juta
mil). Orbit Bumi
berbentuk elips dengan
eksentrisitas sangat kecil
(0,017), ini berarti
hampir berbentuk lingkaran.
Sebenarnya sepanjang tahun terjadi perubahan jarak Bumi-Matahari sekitar 5
juta km. Akibatnya terjadi fluktuasi tahunan radiasi matahari yang diterima Bumi
sekitar 3,5 %.
3. Konstanta Matahari
Meskipun atmosfer didominasi oleh nitrogen dan oksigen tetapi kedua gas ini tidak
penting dalam hubungannya dengan penyerapan radiasi matahari di dalam atmosfer.
Penyerapan radiasi Matahari di atmosfer dilakukan terutama oleh komponen atmosfer
yang jumlahnya sangat kecil dan berubah-ubah, seperti uap air, karbondioksida, ozon
dll.
Radiasi Matahari yang mencapai batas atas atmosfer tidak diatenuasi, tetapi
dalam dalam penjalarannya melalui atmosfer Bumi radiasi Matahari akan mengalami
hamburan dan penyerapan oleh molekul debu dan partikel awan. Fluks radiasi sebelum
diatenuasi oleh atmosfer pada jarak rata-rata matahari-bumi (150 jt km) disebut
konstanta Matahari.
Konstanta Matahari dapat didefinisikan sebagai energi radiasi yang jatuh pada satu
satuan luas dari permukaan normal terhadap garis matahari-bumi. Tiap menit Matahari
meradiasikan energi sekitar 56 x 1026 kal. Energi persatuan luas yang datang pada
sebuah kulit Bola dengan jari-jari 150 x 106 km dan konsentris dengan matahari adalah
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 15
Gambar 9
(S= konstanta matahari) :
Energi Matahari yang mencapai Bumi besarnya dapat berubah-ubah. Perubahan
ini disebabkan oleh dua faktor yaitu ketinggian Matahari dan atenuasi energi matahari
dalam penjalaran melalui atmosfer.
Jika Matahari tinggi maka
radiasi yang jatuh hampir tegak
lurus pada permukaan Bumi,
sedangkan jika Matahari rendah
maka radiasi akan disebarkan
dalam area yang luas.
Pada waktu Matahari rendah, sinar Matahari akan melalui lapisan atmosfer
yang lebih tebal sehingga banyak terjadi hamburan dan penyerapan.
Hal ini sesuai dengan pengamatan bahwa radiasi Matahari pada waktu tengah hari
lebih besar dibanding pada pagi hari atau sore hari. Radiasi Matahari yang diterima
permukaan Bumi per satuan luas dan satuan waktu disebut insolasi atau kadang-kadang
disebut juga “Radiasi Global”.
Absorpsi Pada Langit Tak Berawan
Uap air dan karbondioksida dapat menyerap gelombang inframerah pada rentang
panjang gelombang tertentu
Lapisan Ozon dapat menyerap gelombang Utraviolet
Partikel debu dan inti kondensasi dapat menyerap radiasi jika konstrasinya di
atmosfer besar, misal pada saat terjadi gunung meletus
(Bayong, T.H.K, 2004, hlm 53)
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 16
Gambar 10
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 17
Gambar 11 Keseimbangan Panas Bumi
3.8 Mendeskripsikan interaksi antar makhluk hidup dan lingkungannya
Indikator Konsep
1. Menjelaskan pengertian
ekosistem.
2. Menjelaskan komponen-
komponen ekosistem.
3. Pengaruh komponen –komponen
cuaca dan iklim terhadap
aktivitas makhluk hidup
4. Menjelaskan aktivitas manusia
yang dapat menyebabkan
perubahan cuaca dan iklim
1. Ekosistem
1.1 Pengertian Ekosistem
1.2 Komponen penyusun
ekosistem
2. Hubungan antara iklim dengan
tumbuhan dan aktivitas manusia
2.1 Pengaruh komponen-
komponen cuaca dan iklim
terhadap aktivitas makhluk
hidup
2.2 Aktivitas manusia yang dapat
menyebabkan perubahan
cuaca dan iklim
Materi:
A. Ekosistem
Ekologi adalah kajian ilmiah mengenai interaksi antara organisme dengan
lingkungannya. Lingkungan meliputi komponen abiotik (faktor-faktor kimiawi dan
fisika tak hidup) seperti suhu, cahaya, air dan nutrient. Yang juga penting pengaruhnya
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 18
bagi organisme komponen biotik (hidup) – semua organisme lain yang merupakan
bagian dari lingkungan suatu individu.
Tingkat organisasi berikutnya dalam ekologi adalah populasi, yaitu sekelompok
individu dari spesies yang sama yang hidup dalam daerah geografis tertentu. Suatu
komunitas terdiri dari semua organisme yang menempati suatu daerah tertentu;
komunitas adalah kumpulan populasi dari spesies yang berlainan. Kajian ekologi pada
ekosistem meliputi semua faktor-faktor abiotik selain komunitas spesies yang dalam
suatu daerah tertentu.
1. Iklim dan Faktor Abiotik Lainnya adalah Penentu Penting persebaran
Organisme dalam Biosfer
Para ahli ekologi telah lama menyadari pola global dan regional yang mengagumkan
dalam persebaran organisme dalam biosfer. Pola ini sebagian besar mencerminkan
perbedaan iklim secara regional dan faktor-faktor abiotik lainnya dalam dalam suatu
lingkungan. Sebagian besar organisme pada dasarnya memperoleh energi dari cahaya
matahari, dan organisme tersebut harus tahan terhadap kisaran suhu, kelembapan, kadar
garam dan cahaya dalam lingkungannya.
2. Faktor-faktor Abiotik Utama
a. Suhu
Suhu Suhu lingkungan merupakan faktor penting dalam pesebaran organisme karena
pengaruhnya pada proses biologis dan ketidakmampuan sebagian besar organisme
untuk mengatur suhu tubuhnya secara tepat.Sel bisa pecah jika air yang terdapat di
dalamnya membeku pada suhu dibawah 00C,dan protein pada sebagian besar organisme
akan mengalami denaturasi pada suhu diatas 450C.selain itu,sejumlah organisme dapat
mempertahankan suatu metabolisme yang cukup aktif pada suhu yang sangat rendah
atau pada suhu yang sangat tinggi.adaptasi yang luar biasa memungkinkan beberapa
organisme hidup diluar kisaran suhu tersebut. Suhu internal suatu organisme
sesungguhnya di pengaruhi oleh pertukaran panas dengan lingkunganya,dan sebagian
besar organisme tidak dapat mempertahankan suhu tubuhnya lebih tinggi beberapa
derajat diatas atau dibawah suhu lingkungan sekitarnya.sebagai makhluk
endotermis,mamalia dan burung merupakan pengecualian utama,tetapi fungsi-fungsi
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 19
endotermis sekalipun akan bekerja paling baik didalam kisaran suhu lingkungan tertentu
yang bervariasi menurut spesies.
b. Air
.Air sangat penting bagi kehidupan,tetapi ketersediannya bervariasi secara dramatis di
berbagai habitat.Organisme air tawar dan air laut hidup terendam didalam suatu
lingkungan akuatik,tetapi organisme tersebut menghadapi permasalahan keseimbangan
air jika tekanan osmosis intraselulernya tidak sesuai dengan tekanan osmosis air di
sekitarnya.Organisme di lingkungan darat menghadapi ancaman kekeringan yang
hampir konstan,dan evolusinya dibentuk oleh kebutuhannya untuk mendapatkan dan
menyimpan air dalam jumlah yang mencukupi.
c. Cahaya Matahari
Matahari memberikan energi yang menggerakkan hampir semua ekosistem,
meskipun hanya tumbuhan dan organisme fotosintetik lain yang menggunakan sumber
energi ini secara langsung. Intensitas cahaya bukan merupakan faktor terpenting yang
membatasi pertumbuhan tumbuhan di lingkungan darat, tetapi penaungan oleh kanopi
hutan membuat persaingan untuk mendapatkan cahaya matahari di bawah kanopi
tersebut menjadi sangat ketat. Dalam lingkungan akuatik, intensitas dan kualitas cahaya
membatasi perbatasan organisme fotosintetik. Setiap meter kedalaman air secara selektif
menyerap sekitar 45% cahaya merah dan sekitar 2% cahaya biru yang melaluinya.
Sebagai hasilnya, sebagian besar fotosintesis dalam lingkungan akuatik terjadi relatif di
dekat permukaan air. Akan tetapi, organisme fotosintetik itu sendiri menyerap banyak
cahaya yang menembus air, yang selanjutnya akan mengurangi intensitas dan kualitas
cahaya pada air di bawahnya.
Cahaya juga penting bagi perkembangan dan perilaku banyak tumbuhan dan
hewan yang sensitif terhadap fotoperiode, yaitu panjang relatif siang dan malam hari.
Fotoperiode merupakan suatu indikator yang lebih dapat dipercaya dibandingkan
dengan suhu, dalam memberi petunjuk mengenai kejadian musiman, seperti
perbungaan atau perpindahan (migrasi).
d. Angin
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 20
Angin memperkuat pengaruh suhu lingkungan pada organisme dengan cara
meningkatkan hilangnya panas melalui penguapan (evaporasi) dan konveksi (factor
wind-chill atau pendinginan oleh angin). Angin juga menyebabkan hilangnya air di
organisme dengan cara meningkatkan laju penguapan pada hewan dan laju transpirasi
pada tumbuhan. Selain itu,angin dapat menyebabkan pengaruh yang sangat mendasar
pada bentuk pertumbuhan tumbuhan, yaitu dengan cara menghambat pertumbuhan
anggota tubuh pohon yang terdapat pada sisi arah tiupan angin; anggota tubuh pohon
yang berlawanan dengan arah tiupan angin akan tumbuh secara normal, yang
menghasikan suatu penampakan “lambaian bendera”.
2. Iklim dan Persebaran Organisme
Faktor abiotik di atas memiliki pengaruh langsung pada biologi organisme.
Empat faktor tersebut (suhu, air, cahaya dan angin) merupakan komponen utama iklim,
yaitu kondisi cuaca yang dominan pada suatu lokasi. Kita dapat melihat dampak besar
iklim pada persebaran organisme dengan cara membuat klimograf, yaitu suatu plot
suhu dan curah hujan dalam suatu daerah tertentu, yang sering kali diberikan dalam
bentuk rata-rata tahunan.
Istilah bioma mengacu pada jenis-jenis
utama ekosistem, yaitu ekosistem yang
menempati suatu daerah yang luas; hutan
konifer, gurun dan padang rumput adalah
beberapa contohnya. Rata-rata untuk suhu dan
curah hujan sangat berkorelasi dengan bioma
yang ditemukan di wilayah yang berbeda-beda.
Akan tetapi kita harus selalu berhati-hati untuk
membedakan antara korelasi antara variabel-
variabel dengan kausasi, yaitu hubungan sebab
akibat. Meskipun klimograf memberikan bukti-
bukti tidak langsung bahwa suhu dan curah
hujan sangat penting bagi penyebaran bioma,
tetapi tidak terbukti bahwa variabel-variabel tersenut berpengaruh pada geografisnya.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 21
Gambar 12 Klimograf beberapa jenis ekosistem (bioma) utama di Amerika Utara
Hanya melalui analisis rinci mengenai toleransi spesies individual terhadap air dan suhu
kita dapat menentukan efek pengontrolan oleh variabel-variabel tersebut.
Klimograf didasarkan pada rata-rata tahunan. Seringkali tidak hanya rata-rata
iklim saja yang penting,tetapi juga pola variasi iklim
(Campbel, 2000, hlm 270)
B. Pengaruh Iklim terhadap Tumbuhan dan Aktivitas Manusia
Faktor iklim yang memperngaruhi hasil panen, yaitu suhu, lama musim pertumbuhan,
keadaan air, sinar matahari dan angin.
1. Klimatologi PertanianPerlu adanya kerja sama antara ahli klimatologi dan ahli pertanian dalam membangu
sector pertanian. Iklim mempengaruhi produksi pangan, karena itu penerapan
klimatologi pada pertanian adalah penting mengingat setiap jenis tanaman pada
berbagai tingkat pertumbuhan memerlukan kondisi iklim yang berbeda-beda. Ternyata
bahwa banyak pengetahuan klimatologi yang dapat diterapkan dalam praktek pertanian.
Kita tidak perlu beranggapan bahwa penerapan klimatologi hanya merupakan ramalan
iklim dan cuaca saja, tetapi kita harus mulai memikirkan potensi yang terdapat di dalam
perpaduan antara klimatologi dan pertanian.
Kerja sama ahli klimatologi dan ahli pertanian akan dapat mengemukakan gagasan
baru yang sangat bermanfaat bagi peningkatan produksi nasional dan kesejahteraan
bangsa. Sebagai contoh di Inggris serangan cacing hati pada ternak domba dan sapi
ternyata dipengaruhi oleh kelembapan permukaan rumput selama musim panas, karena
kondisi semacam ini yang memungkinkan perkembangan dari suatu jenis siput sebagai
binatang perantara, dan penyakit hati pada ternak tergantung pada adanya jenis siput ini.
Dengan memperhatikan unsur-unsur iklim seperti curah hujan,jumlah hari hujan dan
penguapan maka dapat diperkirakan tingkat kelembapan dari rumput tersebut.
Sebagian besar Negara di dunia sangat tertarik untuk mengetahui secara rinci
kondisi iklim agar dapat menilai kemungkinan yang paling baik mengenai penggunaan
lahan untuk pertanian. Beberapa fakta menunjukkan bahwa kegagalan dari hasil panen
sekurang-kurangnya disebabkan oleh kondisi iklim yang diabaikan.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 22
2. Iklim dan Tanaman
Tanaman sebagai makhluk hidup memerlukan panas dan ekonomi air yang khusus.
Karena itu tanaman memberikan suatu reaksi pada iklim mikro di sekitarnya. Akan
tetapi karena tanaman itu tumbuh menjadi besar, maka bentuk dan ukurannya berubah,
sehingga mempengaruhi jumlah panas dan kelembapan tanah tempat tanaman berpijak
dan mempengaruhi udara tempat tanaman membesar.
Tentunya ada interaksi antara tanaman dengan iklim. Pengaruh tanaman pada
iklim lingkungan adalah menjadi penting dengan semakin besarnya tanaman dan
semakin banyaknya jumlah rumpun tanaman. Pada mulanya tanaman hanya dipengaruhi
oleh iklim mikro saja, namun kemudian lambat laun dipengaruhi oleh iklim meso dan
iklim makro.
Di dalam pertanian, kehutanan dan perkebunan pemeliharaan pertama terhadap
tanaman yang baru tumbuh adalah sangat penting karena tanaman muda masih lunak
terutama peka terhadap kondisi iklim. Karena itu, sebelum memperhatikan tanaman
muda, perlu mengetahui lebih dulu iklim setempat agar dapat dicapai hasil yang
maksimal.
Ada hubungan yang erat antara pola iklim dengan distribusi tanaman sehingga
beberapa klasifikasi iklim didasarkan pada dunia tumbuh-tumbuhan. Tanaman
dipandang sebagai sesuatu yang kompleks dan peka terhadap pengaruh iklim misalnya
pemanasan, kelembapan, penyinaran matahari dan lain-lain. Tanpa unsur-unsur iklim
ini, pada umumnya pertumbuhan tanaman akan tertahan, meskipun ada beberapa
tanaman yang dapat menyesuaikan diri untuk tetap hidup dalam periode yang cukup
lama jika kekurangan salah satu faktor tersebut di atas.
Iklim tidak hanya mempengaruhi tanaman tetapi juga dipengaruhi oleh tanaman.
Hutan yang lebat dapat menambah jumlah kelembapan udara melalui transpirasi.
Bayangan dari pepohonan dapat mengurangi suhu udara sehingga penguapan menjadi
kecil. Unsur-unsur iklim yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman ialah curah hujan,
suhu, angin, sinar matahari, kelembapan dan evapotranspirasi (penguapan + transpirasi)
a. Curah Hujan
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 23
Curah hujan membantu dalam menentukan pembagian jenis tanaman: hutan, semak,
padang rumput, atau gurun. Setiap tanaman membutuhkan air yang berbeda-beda.
Menurut kebutuhan air, tanaman dibagi menjadi tiga kelompok utama, yaitu:
1) Hygrophytes: tanaman yang hidup dalam kondisi jumlah air yang banyak, misalnya
bakau.
2) Mesophytes: tanaman yang membutuhkan air dalam jumlah sedang, seperti halnya
tanaman pada umumnya.
3) Xerophytes: tanaman yang hidupnya disesuaikan dengan keadaan air. Untuk
mengimbangi efek kekeringan ini maka daun dilapisi lilin, untuk mengurangi
transpirasi kulit pohon menjadi tebal dan sistem akar menjadi dalam.
Di dalam gurun terdapat sedikit atau bahkan tidak ada tanaman, tetapi pada daerah
semi gurun (stepa) kemungkinan tumbuh semak atau padang rumput.
b. Suhu
Selain diklasifikasikan berdasarkan curah hujan, tanaman dapat pula diklasifikasikan
berdasarkan pada kebutuhan suhunya. Klasifikasi tanaman menurut De Candolle
sebagai berikut:
1) Megatermal, jika bulan terdingin mempunyai suhu lebih besar 64,40F (180C)
2) Mesotermal, jika suhu bulan terdingin kurang dari 64,40F tetapi lebih besar dari
26,60F (-30C) dan bulan terpanas lebih besar 500F (100C) musim dingin pendek
3) Mikrotermal, jika suhu bulan terpanas di atas 500F dan bulan terdingin kurang dari
26,60F, musim dingin panjang
4) Hekistotermal, jika suhu bulan terpanas kurang dari 500F, tidak ada musim panas.
c. Angin
Angin mempercepat proses evapotranspirasi dan mempengaruhi tanaman menjadi
kering. Angin yang kuat dapat merusak tanaman dan menumbangkan tanaman yang
sedang tumbuh.
d. Sinar Matahari
Sinar matahari penting bagi tanaman dalam memproduksi khlorofil untuk asimilasi.
e. Kelembapan
Kelembapan mempengaruhi evapotranspirasi dan jumlah air. Kelembapan banyak
hubungannya dengan suhu, curah hujan dan angina, sehingga harus diadakan beberapa
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 24
peninjauan. Hubungan antara unsur-unsur iklim tersebut, misalnya suhu udara dengan
curah hujan memberikan dasar pada distribusi iklim dan tanaman.
3. Pemanfaatan Iklim dalam Produksi Pangan
Hasil suatu jenis tanaman tergantung pada interaksi faktor genetic dan faktor
lingkungan seperti jenis tanah, topografi, pengelolaan, pola iklim, telnologi dan faktor
ekonomi. Dari faktor lingkungan, maka faktor tanah telah banyak dipelajari dan
dipahami dibandingkan dengan faktor cuaca dan iklim. Cuaca dan iklim merupakan
salah satu peubah dalam produksi pangan yang sukar dikendalikan. Oleh karena itu
dalam usaha pertanian, pada umumnya cara-cara bertani disesuaikan dengan kondisi
iklim setempat.
Perbedaan daya hasil tanaman antara Negara berkembang dengan Negara maju
disebabkan oleh pemakaian teknologi tinggi dan pengelolaan yang baik. Selain itu
kondisi iklim berperan dalam produksi tanaman. Tanaman akan berdaya hasil tinggi
jika mendapat air yang cukup pada waktu yang tepat, radiasi matahari yang tinggi
dengan penyinaran cukup lama, dan perbedaan suhu siang dan malam hari yang besar.
a. Suhu dan Tanaman Pangan
Suhu udaran dan tanah mempengaruhi proses pertumbuhan tanaman. Setiap jenis
tanaman mempunyai batas suhu minimum, optimum dan maksimum untuk setiap
tingkat pertumbuhannya. Suhu tinggi tidak mengkhawatirkan dibanding suhu rendah
dalam menahan pertumbuhan tanaman asalkan persediaan air memadai dan tanaman
dapat menyesuaikan diri terhadap daerah iklim. Dalam kondisi suhu yang tinggi,
pertumbuhan terhambat atau bahkan terhenti tanpa menghiraukan persediaan air, dan
kemungkinan terjadi keguguran daun atau buah sebelum waktunya. Bencana terhadap
tanaman pangan biasanya berasal dari keadaan kering dan sangat panas. Angin yang
diperkirakan penyebab pendinginan evaporatif hanya mempercepat penguapan dan
mengakibatkan dehidrasi (pengeringan) jaringan tanaman.
Tanaman dapat mengubah fluktuasi suhu dari iklim mikro. Bunga dan daun dapat
menangkap insolasi pada lapisan atas sehingga suhu maksimumnya terletak dekat
sekitar puncak tanaman, kecuali jika tanaman masih rendah dan terpencar sehingga
pemanasan di sela-sela tanaman dari tanah akan menentukan distribusi suhu vertikal.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 25
b. Faktor Air dalam Produksi Tanaman Pangan
Air adalah faktor yang lebih penting dalam produksi tanaman pangan
dibandingkan dengan faktor lingkungan lainnya. Karena tanaman pangan memperoleh
persediaan air melalui sistem akar, maka pemeliharaan kelembapan tanah merupakan
masalah yang sangat mendesak dalam pertanian. Jumlah air berlebihan di dalam tanah
akan mengubah berbagai proses kimia dan biologis yang membatasi jumlah oksigen dan
meningkatkan pembentukan senyawa yang beracun pada akar tanaman. Curah hujan
lebat dapat merusak tanaman secara langsung atau mengganggu pembungaan dan
penyerbukan.
Griffiths (dalam Bayong, 2013, hlm 187) menjelaskan bahwa curah hujan
memegang peranan dalam pertumbuhan dan dalam produksi tanaman pangan. Hal ini
disebabkan air sebagai pengangkut unsur hara dari tanah ke akar dan diteruskan ke
bagian-bagian lainnya. Fotosintesis akan menurun jika 30% kandungan air dalam daun
hilang, kemudian proses fotosintesis akan terhenti jika kehilangan air mencapai 60%.
c. Faktor Radiasi Matahari dalam Produksi Tanaman Pangan
Radiasi matahari yang ditangkap klorofil pada tanaman yang mempunyai hijau daun
merupakan energi dalam proses fotosintesis. Hasil fotosintesis ini menjadi bahan utama
dalam pertumbuhan dan produksi tanaman pangan. Selain meningkatkan laju
fotosintesis, peningkatan cahaya matahari biasanya mempercepat pembungaan dan
pembuahan. Sebaliknya penurunan intesitas radiasi matahari akan memperpanjang masa
pertumbuhan tanaman. Informasi semacam ini dapat dimanfaatkan pada praktek pola
tanam, baik dalam pelaksanaan rotasi tanaman, pola tanam ganda maupun pola tanam
tunggal agar sumber daya iklim terutama radiasi matahari dapat dimanfaatkan
semaksimal mungkin.
d. Faktor Angin dalam Produksi Tanaman Pangan
Angin secara tidak langsung mempunyai efek yang sangat penting pada produksi
tanaman pangan melalui angkutan air dan suhu udara. Energi angina merupakan
perantara dalam penyebaran tepung sari dan pembenihan alamiah yang diperlukan
dalam tanaman, juga diperlukan dalam tanaman pangan tertentu. Tetapi angin dapat
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 26
merusak jika penyebaran benih rumput liar atau terjadi pembuahan silang yang tidak
diinginkan. Angin kencang dapat mengganggu aktivitas penyerbukan oleh serangga.
Angin dapat membantu dalam menyediakan karbondioksida untuk pertumbuhan
tanaman, selain itu juga mempengaruhi suhu dan kelembapan tanah.
4. Dampak Aktivitas Manusia Terhadap Iklim
Peningkatan jumlah penduduk pembangunan dan perkembangan kota, pertumbuhan
industri kepadatan lalu lintas, deforestasi, dan lain-lain telah banyak menarik perhatian
dalam masalah perubahan iklim. Perkembangan kota telah menyebabkan lapisan
atmosfer di atasnya menjadi tercemar oleh partikel debu atau asap kendaraan bermotor
dan pembakaran domestik. Partikel in akan naik konsentrasinya pada musim kemarau
dan menurun pada musim hujan. Efeknya di kota akan terbentuk pulau panas (heat
island) yang dibatasi oleh isoterm tertutup yang memisahkan kota dari medan suhu pada
umumnya. Munculnya pulau panas ini mencerminkan perubahan total iklim mikro
akibat perubahan wajah kota oleh aktivitas dan ulah manusia
(Bayong, T.H.K, 2004)
Kegiatan manusia mengubah keadaan atmosfer dengan tiga cara: (1) mengubah sifat
permukaan bumi; (2) menambahkan energi ke dalam atmosfer dari sumber buatan; dan
(3) menambahkan zat bahan ke dalamnya. Perubahan permukaan mempengaruhi cara
sinaran matahari diserap dan dipancarkan kembali ke atmosfer, dan mengubah tahanan
gesek terhadap angin. Perubahan itu juga mempengaruhi penyerapan atau pelimpasan
hujan dan salju yang meleleh, dan penguapan atau pemeluhan air ke dalam udara.
Penggantian hutan dan padang rumput dengan tanaman budidaya atau bangunan,
pengeringan rawa, pembendungan sungai atau membuat danau buatan dan waduk, dan
pengairan daerah kering mempengaruhi penguapan air dan penghantaran bahang, dan
dengan demikian mengubah kelembapan dan suhu. Pembakaran bahan bakar fosil (batu
bara, hasil minyak bumi dan gas alam) akan memanaskan udara dan menambah
pencemar berbentuk zarah dan gas. Demikian pula reactor nuklir menambahkan bahang
dan pencemar ke dalam udara. Banyak lagi kegiatan pertanian, industry, niaga dan
rumah tangga yang memasukkan pencemar ke dalam amosfer.
Meluasnya pertanian diikuti oleh perdagangan dan kegiatan niaga, yang
menyebabkan perkembangan kota menjadi semakin besar dan semakin besar, yang
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 27
memiliki pengaruh khasnya sendiri terhadap cuaca. Revolusi industri mempercepat
pemusatan penduduk di kota-kota, dan peningkatan penggunaan bahan bakar fosil
memperburuk pengaruh kota terhadap atmosfer. Karena sebagian besar pertumbuhan
kota terjadi sejak dimulainya pencatatan cuaca, dan karena pengaruh kota itu terhadap
cuaca dapat diperkirakan secara membandingkan dengan daerah pedesaan di sekitarnya,
maka besarnya oengaruh cukup baik diketahui.
a. Cuaca di Kota
Kota berpengaruh terhadap hampir setiap segi cuaca. Kadar pencemaran, bauk
berupa zarah maupun gas, besarnya berkali-kali lipat dibandingkan dengan daerah
pedesaan. Akibatnya, kebanglasan dan intensitas sinaran matahari, terutama sinar
matahari ultra violet berkurang. Berbagai unsur lainnya, termasuk suhu, kelembapan,
kecepatan angin, dan terjadinya serta sebaran kawanan dan curahan, semuanya
berpengaruh.
Pengaruh kota yang paling jelas adalah adalah terhadap suhu. Rata-rata untuk
kota paling sedikit 10C – 20C lebih panas dari pada daerah pedesaan sekitarnya, baik
siang maupun malam, dan dalam semua musim dalam setahun. Sejumlah faktor
berpengaruh dalam gejala ini; untuk waktu yang berbeda, faktor yang dominan pun
berbeda. Pengaruh yang utama pada siang hari dalam musim tumbuh tanaman adalah
hampir tidak adanya penguapan dan pemeluhan air dari tanah dan tumbuhan di kota-
kota. Kedua proses itu menggunakan sinaran surya dalam jumlah besar di daerah
pedesaan. Tidak adanya proses tersebut meningkatkan suhu di kota, karena jumlah
energi surya yang ada lebih besar. Pada malam hari, kota menjadi lebih hangat dari pada
daerah sekelilingnya akibat pemancaran kembali bahang yang diserap oleh jalan dan
bangunan, karena daya hantar dan kapasitas bahang beton, aspal dan batu bata lebih
besar dibandingkan dengan tanah dan tumbuhan. Energi yang digunakan untuk proses
industri, pemanasan, pendinginan dan penerangan bangunan, penggunaan lainnya dalam
industri rumah tangga dan transportasi akhirnya akan bergabung dengan udara luar dan
menaikkan suhunya. Energi dari metabolism manusia juga memberikan sedikit
pengaruh. Permukaan bangunan yang gelap dan tak teratur, dengan dinding vertikal
yang memungkinkan pemantulan-majemuk terhadap sinar matahari yang datang.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 28
Mengurangi jumlah sinaran matahari yang dipancarkan kembali ke angkasa dan dengan
demikian meningkatkan jumlah energi yang tersedia untuk memanasi udara di atas kota.
Dengan meningkatnnya ukuran daerah-daerah yang merupakan kota dunia dan
jumlah pencemaran total yang memasuki atmosfer dari daerah tersebut, pengaruh kota
terhadap cuaca menjadi semakin luas. Perkembangan kota memiliki arti penting dari
segi meteorologi, dan juga dari segi geografi dan sosial. Di tempat yang kota-kotanya
terletak berdekatan, pengaruh itu mungkin bergabung sehingga menghasilkan
perubahan cuaca dan iklim secara wilayah, dan bukan setempat.
b. Pengaruh Manusia terhadap Cuaca dan Iklim Sedunia
Di samping pengaruh setempat dan pengaruh wilayah di tempat-tempat kegiatan
manusia dan pencemaran yang berkaitan dengannya sangat tinggi, terdapat pula
pengaruh mendunia akibat kegiatan manusia. Termasuk di antaranya, pemanasan
atmosfer secara langsung oleh pembakaran bahan bakar dan perubahan energi nuklir,
dan perubahan suhu yang diakibatkan oleh peningkatan kadar karbon dioksida, gas
lainnya dan bahan zarah di seluruh atmosfer.
Jumlah energi yang dilepaskan langsung sebagai bahang akibat kegiatan
manusia, walaupun cukup besar untuk meningkatkan suhu udara di sekitar kota-kota
dan kawasab industry yang besar, namun tetap belum cukup untuk menghasilkan
pengaruh mendunia yang berarti. Pemakaian energi dunia secara keseluruhan
dewasa ini adalah sekitar 10.1012 W, hanya 1/7800 dari jumlah 7,8.1016W energi
matahari yang diserap pada permukaan bumi. Meskipun demikian, jika tingkat
kenaikan seperti sekarang ini terus berlanjut, yang menghasilkan kenaikan dua kali
lipat dalam setiap sepuluh tahun, maka pemakain energi dunia aakan meningkat
1000 kali dalam waktu satu abad. Berarti rata-rata tingkat pemanasan akibat akan
menjadi lebih besar dari satu persepuluh energi matahari yang diserap pada tanah.
Kemungkinan perubahan iklim yang bisa diharapkan akibat peningkatan kadar
karbon dioksida mendapat perhatian yang besar akhir-akhir ini. Peningkatan kadar
CO2 dalam atmosfer selama beberapa dasawarsa terakhir ini kini sudah jelas
diketahui.
CO2 dan uap air di dalam udara menyerap energi gelombang panjang yang
meninggalkan bumi yang dipancarkan oleh tanah, dan memancarkan kembali
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 29
sebagian dari energi tersebut. Dengan demikian, bahang yang hilang dari tanah lebih
kecil, dan suhu tanah dan udara yang langsung berhubungan dengan tanah lebih
tinggi dibandingkan dengan jika tidak ada CO2 dan uap air. Semakin banyak CO2
dan/atau uap air yang ada, semakin besar pengaruh rumah kaca terjadi.
Di samping pengaruh langsung tersebut, terjadi pula pengaruh yang tidak langsung
atau pengaruh umpan balik, yang sebagian besar di antaranya cenderung menambah
atau memperbesar kenaikan suhu permukaan. Pengaruh yang terbesar adalah
semakin besarnya pengaruh rumah kaca akibat uap air. Kenaikan suhu permukaan
laut akibat peningkatan CO2 akan menyebabkan penguapan yang lebih besar,
sehingga meningkatkan kandungan uap air di udara. Uap air memiliki pengaruh
yang lebih besar terhadap sinaran yang turun dibandingkan CO2. Hal ini akan
menghasilkan kenaikan suhu permukaan, yang sebaliknya akan semakin
memperbesar penguapan dan menyebabkan kenaikan suhu yang lebih besar lagi.
Diperkirakan bahwa pengaruh uap air akan melipatgandakan kenaikan suhu sebesar
dua atau tiga kali.
Pengaruh umpan balik positif lainnya adalah melelehnya salju dan es akibat
kenaikan suhu permukaan. Menyempitnya daerah yang tertutup salju dan es akan
mengurangi rata-rata albedo permukaan bumi, dan dengan demikian meningkatkan
jumlah sinaran matahari yang diserap oleh tanah. Sebaliknya jika kenaikan jumlah
uap air bersama-sama dengan peningkatan gejolak yang disebabkan oleh tanah
yang lebih hangat menyebabkan peningkatan keawanan, keadaan itu akan dapat
mengurangi jumlah sinaran matahari yang mencapai tanah dan berfungsi sebagai
umpan balik negatif.
(Morris Neiburger dkk,1995, hlm 332)
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 30
3.9 Mendeskripsikan pencemaran dan dampaknya bagi makhluk hidup
Indikator Konsep
1. Menjelaskan pengertian
pencemaran udara.
2. Menyebutkan sumber-sumber
pencemar dan zat-zat pencemar
yang beredar di atmosfer
3. Menjelaskan akibat pencemaran
udara terhadap perubahan cuaca
dan iklim
1. Pengertian pencemaran udara
2. Sumber-sumberdan zat-zat
pencemaran udara
3. Akibat pencemaran udara
Materi:
A. Meteorologi Pencemaran Udara
Kajian pencemaran udara memerlukan koordinasi ahli dari berbagai disiplin. Cara
pencemar dari sumbernya masuk ke dalam atmosfer, termasuk dalam bidang tekhnik.
Bagaimana pencemar dapat dapat mempengaruhi manusia, hewan dan tumbuhan
termasuk dalam bidang biologi dan kedokteran. Proses bagaimana pencemar tadi
sampai pada organisme yang dipengaruhi, termasuk dalam bidang meteorology.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 31
Peranan meteorologi dalam kajian pencemaran udara ialah membantu dalam
memperkirakan kemampuan udara untuk menyebarkan pencemar.
1. Pencemaran udara
Sejajar dengan kemajuan di bidang penelitian meteorologi muncul pula kemajuan di
bidang nuklir dengan peledaknya, bangunan industri dan kemajuan teknologi lainnya
yang bersifat mengganggu kebersihan atmosfer dan kelestarian lingkungan hidup yang
sehat. Atmosfer merupakan tempat penyimpanan dari semua jenis pencemar baik
berupa gas, cair maupun padat. Karena itu pencemaran udara dapat merugikan
kehidupan. Pencemaran udara lokal biasanya dapat dihamburkan atau dapat dihindari
oleh adanya sirkulasi udara umum, tetapi kemungkinan besar pencemar tersebut akan
diendapkan di tempat lain. Peranan atmosfer pada pencemaran udara ialah bertindak
sebagai pengencer konsentrasi pencemar atau bertindak sebagai yang menyingkirkan
pencemar udara, tetapi ada kalanya justru bertindak sebagai sumber pendauran
(perputaran) kembali dari pencemar tersebut.
Lingkungan atmosfer tempat kita hidup bergantung pada pertanian, industri,
percobaan nuklir dan percobaan-percobaan lainnya. Industri perlu didirikan, hutan dapat
dibuka sebagai lahan pertanian baru. Tetapi masalah ini hendaknya dikerjakan dengan
penuh kebijaksanaan, penuh kesadaran dan penuh perhatian terhadap akibat-akibat yang
akan timbul agar pembangunan yang kita harapkan dapatb membawa kesejahteraan
rakyat dan bukan sebaliknya menimbulkan katastropik.
Pengalaman menunjukkan bahwa meskipun suatu sumber mengemisikan
pencemar tiap hari tapi kadang-kadang udara nisbi bersih dan adakalanya malahan
terjadi sebaliknya udara menjadi sangat kotor. Jadi jelas di sini bahwa konsentrasi
pencemar yang berada di permukaan tanah tergantung pada kondisi cuaca dan iklim
setempat.
2. Masalah Pencemaran Udara
Masalah pencemaran sangat jelas terlihat pada cekungan (basin) Los Angeles. Di sini
dispersi vertikal pencemar dibatasi oleh lapisan inversi dan dispersi lateral dibatasi oleh
gunung-gunung tinggi ke arah utara dan timur. Peristiwa sangat buruk dapat terjadi jika
pencemaran karena aktivitas manusia terakumulasi selama periode beberapa hari dalam
ciaca tenang dan dasar inversi turun sampai ke bawah sehingga membawa udara
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 32
tercemar sampai ke tanah. Jeratan kepulan (plume trapping sangat berbahaya dan
mematikan seperti yang terjadi di Lembah Meuse (Belgia) tahun 1930, di Donora
(Pennsylvania) tahun 1948 dan di London (Inggris) tahun 1952. Peristiwa-peristiwa
tersebut terjadi pada lembah yang padat industry dan pada kondisi cuaca angina lemah,
kabut, dan inversi suhu selama sekurang-kurangnya 5 hari. Situasi semacam ini
memungkinkan pencemar terakumulasi. Pencemar utama yang dikeluarkan adalah asap,
belerang dioksida dan mungkin fluor.
Lingkungan merupakan perkara yang memprihatinkan dunia internasional. Emisi
sejumlah pencemar ke dalam atmosfer dan air akan mempunyai dampak pada
ekosistem. Taraf hidup yang tinggi turut menyebabkan pencemaran udara di planet kita,
terutama kendaraan bermotor dan industri. Jika partikel-partikel yang dikeluarkan oleh
industri bertindak sebagai inti kondensasi di daerah yang lembap maka dapat terjadi
kabas. Kita harus mengambil pelajaran dari peristiwa London 1952, saat beribu-ribu
orang tewas akibat terjadinya kabas.
Jika waktu tinggal di
atmosfer, artinya waktu yang
diperlukan pencemar untuk
berada di atmosfer sebelum
berpindah oleh transport,
transformasi atau
pengendapan cukup lama,
maka pencemar ini akan
bercampur dengan seluruh
atmosfer akibat proses
meteorologis global.
Dampak skala global yang
sangat berbahaya adalah perubahan sifat-sifat fisis atmosfer bumi, seperti perubahan
klimatologis dan penyimpangan keseimbangan radiasi bumi. Sehubungan dengan
ini, maka dua proses penting perlu diketahui, yaitu efek rumah kaca dan
pengurangan lapisan ozon. Jika tidak ada tindakan yang diambil segera maka
kapal angkasa bumi yang nyaman ini akan menjadi semakin panas.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 33
Gambar 13 Gambar skematik, penyebab dan efek dari polusi udara: (1) efek rumah kaca, (2) kontaminasi partikel, (3) peningkatan radiasi UV, (4) hujan asam, (5) peningkatan konsentrasi ozon permukaan tanah, (6) peningkatan kadar
oksida nitrogen (wikipedia.org)
3. Sumber Pencemaran Udara
Kebanyakan senyawa kimia yang ditinjau sebagai pencemar mempunyai
konsentrasi sangat kecil di dalam udara bersih. Akan tetapi dalam keadaan udara
tercemar maka senyawa tersebut mempunyai konsentrasi yang besar. Sebagai
contoh di cekungan Los Angeles pernah terjadi konsentrasi ozon (O3) mencapai 0,50
ppm (part per million) dan kadar karbon monoksida (CO) mencapai 20 sampai 50
ppm selama 30 menit di sepanjang jalan kota yang ramai.
Tabel 3. Komposisi Udara Kering Bersih Dekat Permukaan Laut(Sumber: Bayong Tjasyono, Klimatologi, 2004)
Komponen Konsentrasi% Volume ppm
NitrogenOksigenArgonKarbondioksidaNeonHeliumKriptonXenonDinitrogen dioksidaHidrogenMetanNitrogen dioksidaOzonSulfur OksidaKarbon monoksidaAmonia
78,0920,940,930,03180,00180,000520,00010,0000080,0000250,000050,000150,00000010,0000020,000000020,000010,000001
780.900209.4009.300318185,210,080,250,51,50,0010,020,00020,10,01
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 34
Gambar 25. Sebelum desulfurisasi gas buang dipasang, emisi dari pembangkit listrik ini di New Mexico mengandung jumlah berlebihan sulfur dioksida.
(wikipedia.org)
Gambar 24. Polusi udara dari pembangkit listrik bahan bakar fosil (wikipedia.org)
a. Partikulat
Partikulat adalah pencemar padat atau cair yang berukuran antara 0,001-500 m dan
mempunyai waktu tinggal di udara antara beberapa detik sampai beberapa bulan.
Berdasarkan ukurannya, partikulat dapat digolongkan menjadi
Asap (fumes) : 0,001-1 m
Kabut (mist) : 1-10 m
Debu halus : 100 m
Debu kasar : > 100 m
Partikulat dapat terbentuk dari campuran heterogen zat cair dengan sulfur dioksida
yang bersifat korosif terhadap barang-barang logam. Partikulat yang mengandung fluor
atau magnesium dioksida dapat mengganggu pertumbuhan tanaman. Partikulat yang
mengandung timbal (Pb) dengan ukuran 2-3 mikro dapat masuk kedalam tubuh manusia
melalui paru-paru dan tidak dapat dikeluarkan lagi, dengan demikian merupakan racun.
Sumber utama partikulat adalah pembakaran batu bara, proses industri (industri logam,
industri kimia, industri semen, pabrik kertas dan lain-lain), kebakaran hutan dan
pembakaran sampah pertanian.
b. Karbon Monoksida (CO)
Karbon monoksida adalah pencemar primer berbentuk gas yang sangat stabil di udara,
mempunyai waktu tinggal 2-4 bulan. Sumber utama CO berasal dari kendaraan
bermotor, dan proses industri menduduki tempat kedua, sedangkan pembakaran sampah
pertanian dan pembakaran hutan menduduki tempat ketiga dan keempat.
Karbon monoksida mempunyai daya gabung (afinitas) dengan hemoglobin 210
kali lebih besar dibandingkan dengan oksigen. Jika udara tercemar CO, maka
hemoglobin yang ada tidak dapat mengikat oksigen. Pada konsentrasi CO di udara
mencapai 0,1% maka kapasitas darah dalam pengangkutan oksigen berkurang 50%. Hal
ini menyebabkan pemberian oksigen ke dalam tubuh berkurang serta berakibat
berkurangnya penglihatan dan reaksi fisik. Konsentrasi CO di udara mencapai 0,5%
menyebabkan pingsan yang kemudian dapat mengakibatkan kematian.
c. Hidrokarbon
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 35
Hidrokarbon merupakan komponen yang sangat penting dalam “kabas fotokimia”,
menyebabkan iritasi, rasa pedih pada mata dan gangguan pernapasan. Diperkirakan
hidrokarbon sebagai penyebab kanker terutama dari jenis aromatik dan aldehida yang
banyak dijumpai dalam bahan solar. Sumber utama hidrokarbon diemisikan oleh
kendaraan bermotor. Selain itu juga dari emisi proses industri.
a. Oksida Nitrogen (NOx)
Oksida Nitrogen (NOx) merupakan pencemar primer yang paling banyak dijumpai di
udara. Jenis oksida nitrogen yang menyebabkan pencemaran udara adalah N2O3, NO3
dan NO2. Nitrogen dioksida bersama dengan hidrokarbon dapat menimbulkan “kabas
fotokimia” dan jika bereaksi dengan uap air di udara akan membentuk asam nitrat yang
menyebabkan hujan asam. Oksida nitrogen adalah penyebab kabas, dan dalam kadar
yang tinggi dapat mengganggu kesehatan manusia, seperti iritasi yang akut pada
pernapasan dan penyakit paru-paru kronis. Pada konsentrasi 0,01 ppm, oksida nitrogen
menyebabkan bronchitis pada anak-anak usia 2 sampai 3 tahun. Sumber utama oksida
nitrogen adalah kendaraan bermotor dan stasiun pembangkit energi (generator).
b. Oksida sulfur (SO)
Sulfur dioksida (SO2) dan sulfur trioksida (SO3) merupakan bentuk oksida sulfur yang
banyak dijumpai. SO2 merupakan pencemar primer yang di atmosfer bereaksi dengan
pencemar lain membentuk senyawa sulfur yang menyebabkan hujan asam dapat
merusak pertanian dan peternakan. Konsentrasi oksida sulfur terbesar berasal dari emisi
pembakaran batu bara, kedua berasal dari emisi proses industri. Oksida sulfur
menyebabkan pembentukan asam yang mengganggu paru-paru, saraf dan menimbulkan
asma. Pada konsentrasi di atas 3 ppm, oksida sulfur memberi bau yang tajam dan dapat
menimbulkan mati lemas jika berlangsung lama. Oksida sulfur juga dapat menimbulkan
korosi.
4. Parameter Meteorologi terhadap Pencemar
Parameter meteorologi primer yang peka terhadap dispersi pencemar adalah angin,
gradien suhu vertikal dan tinggi campuran. Sedangkan parameter meteorologi
sekunder adalah curah hujan, kabut dan radiasi matahari
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 36
a. Angin
Peubah arah dan kecepatan angina menunjukkan arah penyebaran dan fluktuasi
konsentrasi pencemar di atmosfer. Peubah angin juga dipakai untuk menentukan
kelas stabilitas atmosfer.
b. Gradien Suhu Vertikal
Gradien suhu vertikal adalah perubahan suhu terhadap ketinggian. Parameter ini
menyatakan tingkat stabilitas atmosfer dan lapisan inversi suhu yang berpengaruh
pada kualitas udara. Inversi berbahaya, yaitu lapisan dengan konsentrasi tercemar di
permukaan tanah sangat tinggi. Definisi inversi berbahaya menurut Labedensky
adalah:
1) Inversi suhu permukaan dengan ketebalan sekurang-kurangnya 300 meter
2) Inversi suhu atas dengan ketinggian tidak lebih dari 1000 meter.
c. Tinggi Campuran
Tinggi campuran adalah puncak lapisan atmosfer tempat terjadinya pencampuran
vertikal yang nisbi kuat dan penurunan suhu mendekati adiabatik kering. Pada
musim dingin tinggi campuran berkisar antara 500 dan 1500 meter, sedangkan
dalam musim panas antara 600 dan 4100 meter.
d. Curah Hujan
Curah hujan bertindak sebagai pencuci atmosfer dan mengurangi penyebaran
pencemar di atmosfer. Air hujan dapat bergabung dengan sulfur yang dikenal
sebagai hujan asam.
e. Kabut
Kabut dapat mengurangi radiasi matahari yang jatuh ke permukaan bumi, sehingga
menghalangi terjadinya pencampuran pada siang hari. Kabut yang bercampur dengan
asap atau pencemar disebut kabas.
f. Radiasi Matahari
Parameter ini dipakai untuk membandingkan atenuasi (pengurangan) radiasi yang
diterima di daerah tercemar dan daerah bersih.
5. Jenis Sumber Pencemar
Sumber pencemar dapat dibagi menjadi 3 macam, yaitu sumber titik, sumber garis dan
sumber bidang. Cerobong asap dari pabrik tenaga listrik merupakan sumber titik. Begitu
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 37
juga pipa pembuangan gas pada kendaraan bermotor merupakan sumber titik, tetapi
karena kendaraan bergerak dengan cepat sepanjang jalan maka pipa buang gas berfungsi
sebagai sumber garis. Cerobong asap dan bangunan jika dipandang secara individu
merupakan sumber titik, tetapi karena bangunan-bangunan didirikan saling berdekatan
satu sama lain, maka sumber-sumber ini dipandang sebagai sumber area (bidang) yang
kontinyu. Emisi dari sumber titik dinyatakan dalam massa persatuan waktu, misalnya kg
S-1, untuk sumber garis dinyatakan dalam massa persatuan panjang persatuan waktu,
misalnya kg m-2 S-1.
Sumber pencemar berasal dari alam dan buatan. Sumber pencemar alam adalah
dari aktivitas vulkanik (gunung berapi). Pada waktu terjadi letusan gunung berapi
krakatau tahun 1883, diperkirakan ada beberapa puluh juta ton debu yang dimuntahkan
ke atmosfer dan disemburkan sampai ketinggian kira-kira 50 km. Debu vulkanik ini
disebarkan ke seluruh penjuru dunia oleh angin dalam minggu berikutnya yang
berakibat radiasi matahari tereduksi dan efek debu ini masih dapat dideteksi dua sampai
tiga tahun kemudian. Diperkirakan bahwa 500 juta ton tiap tahun debu dihembuskan ke
atmosfer oleh angin. Karena debu tidak dapat mencapai ketinggian yang cukup tinggi
maka ia akan hilang dan mengendap dalam beberapa minggu, dengan demikian efeknya
lebih lokal dan tidak lestari.
Sumber pencemar buatan akan meningkat terutama dari pembakaran batu bara,
minyak dan gas. Pembakaran bahan bakar juga menghasilkan gas yang berbahaya
seperti karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2) dan belerang dioksida (SO2).
Peningkatan jumlah gas ini secara tidak langsung mempunyai efek terhadap manusia
melalui perubahan iklim.
Pembakaran bahan bakar yang menghasilkan energi, merupakan sumber utama
pencemaran udara. Sampai sekarang masalah pencemaran batu bara, yaitu jelaga,
belerang dioksida, abu yang beterbangan dan zat yang dimuntahkan industri ke
atmosfer. Pemakaian bahan bakar minyak dan gas alam untuk tenaga listrik, gasolin dan
kerosin untuk kapal jet dan minyak disel untuk transportasi menimbulkan pencemaran
udara jenis baru, dalam hal ini reaksi fotokimia berperan penting. Reaksi foto kimia
adalah suatu reaksi dengan penyerapan radiasi matahari membantu dalam perubahan
senyawa kimia.
(Bayong, T.H.K, 2004, hlm 212)
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 38
Akibat Pencemaran Udara
Berbagai polutan yang disebabkan oleh mobil dan cerobong asap pabrik di
perkotaan dapat menyebabkan kabut berasap yang tebal dan berwarna cokelat. Kabut
asap seringkali terbentuk di hari yang cerah di daerah bertekanan tinggi, saat udara yang
turun menghentikan polutan yang lolos ke atmosfer. Semua polutan tersebut mengubah
atmosfer dan iklim kita.
Pembakaran minyak dan batubara menghasilkan gas. Sebagian dari gas-gas
tersebut, misalnya sulfur dioksida dan oksida-oksida nitrogen, bercampur dengan air
dalam udara dan membuat air tersebut bersifat asam. Hujan asam berbahaya bagi hewan
dan tumbuhan. Hujan asam melarutkan dan membilas nutrient dari tanah, juga dari
dedaaunan dan tunas. Selain itu, hujan asam juga melepaskan aluminium yang biasanya
terikat dengan mineral lain dalam tanah. Aluminium tersebut larut dan mengalir ke
danau, sungai, lalu akhirnya membunuh ikan-ikan.
Akar-akar pohon rusak oleh aluminium yang dilepaskan dari tanah. Hujan asam
merusak warna dedaunan dan memnbunuh tunas di pepohonan. Air asam merusak telur
ikan, dan aluminium yang dilepaskan ke dalam danau menyulitkan ikan untuk bernapas.
(Sue Nicholson, 2001, hlm 88)
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 39
3.10 Mendeskripsikan tentang penyebab terjadinya pemanasan global dan
dampaknya bagi ekosistem
4.13 Menyajikan data dan informasi tentang pemanasan global dan memberikan
usulan penanggulangan masalah
Indikator Konsep
1. Menjelaskan pengertian
pemanasan global.
2. Menyebutkan faktor penyebab
terjadinya pemanasan global.
3. Menjelaskan proses terjadinya efek
rumah kaca dan dampaknya
terhadap kenaikan suhu bumi
4. Menjelaskan proses-proses yang
terjadi di lapisan atmosfer bumi
sebagai tempat terjadinya berbagai
fenomena cuaca
5. Menyebutkan komposisi atmosfer
6. Menjelaskan unsur-unsur cuaca
dan iklim
7. Membedakan antara cuaca dan
iklim
8. Menghubungkan antara kenaikan
suhu bumi dengan perubahan
cuaca dan iklim
1. Pemanasan global
1.1 Pengertian
1.2 Faktor penyebab
1.3 Efek rumah kaca
2. Atmosfer
2.1 Lapisan-lapisan atmosfer
2.2 Perubahan-perubahan yang
terjadi di atmosfer
2.3 Fenomena cuaca yang terjadi
di atmosfer (troposfer)
2.4 Uap air (H2O) sebagai
Komposisi atmosfer dan
peranan perubahan fasa air
dalam proses cuaca dan iklim
3. Cuaca
3.1 Unsur-unsur cuaca dan iklim
3.2 Perbedaan cuaca dan iklim
3.3 Hubungan kenaikan suhu
bumi dan perubahan cuaca
dan iklim
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 40
Materi:
A. Pemanasan Global
Secara umum iklim merupakan hasil
interaksi proses-proses fisik dan
kimiafisik dimana parameter-
parameternya adalah seperti suhu,
kelembaban, angin, dan pola curah hujan
yang terjadi pada suatu tempat di muka
bumi. Iklim merupakan suatu kondisi
rata-rata dari cuaca, dan untuk
mengetahui kondisi iklim suatu tempat,
diperlukan nilai rata-rata
parameterparameternya selama kurang
lebih 10 sampai 30 tahun. Iklim muncul
setelah berlangsung suatu proses fisik dan
dinamis yang kompleks yang terjadi di
atmosfer bumi. Kompleksitas proses fisik dan dinamis di atmosfer bumi ini berawal dari
perputaran planet bumi mengelilingi matahari dan perputaran bumi pada porosnya.
Pergerakan planet bumi ini menyebabkan besarnya energi matahari yang diterima oleh
bumi tidak merata, sehingga secara alamiah ada usaha pemerataan energi yang
berbentuk suatu sistem peredaran udara, selain itu matahari dalam memancarkan energi
juga bervariasi atau berfluktuasi dari waktu ke waktu. Perpaduan antara proses-proses
tersebut dengan unsur-unsur iklim dan faktor pengendali iklim menghantarkan kita pada
kenyataan bahwa kondisi cuaca dan iklim bervariasi dalam hal jumlah, intensitas dan
distribusinya.
Secara alamiah sinar matahari yang masuk ke bumi, sebagian akan dipantulkan
kembali oleh permukaan bumi ke angkasa. Sebagian sinar matahari yang dipantulkan itu
akan diserap oleh gas-gas di atmosfer yang menyelimuti bumi –disebut gas rumah kaca,
sehingga sinar tersebut terperangkap dalam bumi. Peristiwa ini dikenal dengan efek
rumah kaca (ERK) karena peristiwanya sama dengan rumah kaca, dimana panas yang
masuk akan terperangkap di dalamnya, tidak dapat menembus ke luar kaca, sehingga
dapat menghangatkan seisi rumah kaca tersebut.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 41
Gambar 16 Pemanasan Global
Peristiwa alam ini menyebabkan bumi menjadi hangat dan layak ditempati
manusia, karena jika tidak ada ERK maka suhu permukaan bumi akan 33 derajat
Celcius lebih dingin. Gas Rumah Kaca (GRK) seperti CO2 (Karbon
dioksida),CH4(Metan) dan N2O (Nitrous Oksida), HFCs (Hydrofluorocarbons), PFCs
(Perfluorocarbons) and SF6 (Sulphur hexafluoride) yang berada di atmosfer dihasilkan
dari berbagai kegiatan manusia terutama yang berhubungan dengan pembakaran bahan
bakar fosil (minyak, gas, dan batubara) seperti pada pembangkitan tenaga listrik,
kendaraan bermotor, AC, komputer, memasak. Selain itu GRK juga dihasilkan dari
pembakaran dan penggundulan hutan serta aktivitas pertanian dan peternakan. GRK
yang dihasilkan dari kegiatan tersebut, seperti karbondioksida, metana, dan nitroksida,
menyebabkan meningkatnya konsentrasi GRK di atmosfer.
Berubahnya komposisi GRK di atmosfer, yaitu meningkatnya konsentrasi GRK
secara global akibat kegiatan manusia menyebabkan sinar matahari yang dipantulkan
kembali oleh permukaan bumi ke angkasa, sebagian besar terperangkap di dalam bumi
akibat terhambat oleh GRK tadi. Meningkatnya jumlah emisi GRK di atmosfer pada
akhirnya menyebabkan meningkatnya suhu rata-rata permukaan bumi, yang kemudian
dikenal dengan Pemanasan Global.
Sinar matahari yang tidak terserap permukaan bumi akan dipantulkan kembali dari
permukaan bumi ke angkasa. Setelah dipantulkan kembali berubah menjadi gelombang
panjang yang berupa energi panas. Namun sebagian dari energi panas tersebut tidak
dapat menembus kembali atau lolos keluar ke angkasa, karena lapisan gas-gas atmosfer
sudah terganggu komposisinya. Akibatnya energi panas yang seharusnya lepas
keangkasa (stratosfer) menjadi terpancar kembali ke permukaan bumi (troposfer) atau
adanya energi panas tambahan kembali lagi ke bumi dalam kurun waktu yang cukup
lama, sehingga lebih dari dari kondisi normal, inilah efek rumah kaca berlebihan karena
komposisi lapisan gas rumah kaca di atmosfer terganggu, akibatnya memicu naiknya
suhu rata-rata dipermukaan bumi maka terjadilah pemanasan global. Karena suhu
adalah salah satu parameter dari iklim dengan begitu berpengaruh pada iklim bumi,
terjadilah perubahan iklim secara global.
Pemanasan global dan perubahan iklim menyebabkan terjadinya kenaikan suhu,
mencairnya es di kutub, meningkatnya permukaan laut, bergesernya garis pantai, musim
kemarau yang berkepanjangan, periode musim hujan yang semakin singkat, namun
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 42
semakin tinggi intensitasnya, dan anomaly-anomali iklim seperti El Nino – La Nina dan
Indian Ocean Dipole (IOD). Hal-hal ini kemudian akan menyebabkan tenggelamnya
beberapa pulau dan berkurangnya luas daratan, pengungsian besar-besaran, gagal panen,
krisis pangan, banjir, wabah penyakit, dan lain-lainnya
B. Efek Rumah Kaca
Lapisan gas, termasuk gas rumah kaca seperti uap air, karbondioksida, metana, dan
nitrogen dioksida, mengelilingi bumi seperti
bungkus permen. Bungkus gas itu atmosfer kita.
Atmosfer bumi membiarkan sinar matahri
masuk dan menjaga kehangatan permukaan
planet. Ini dikenal sebagai efek rumah kaca. Jika
atmosfer hilang, bumi jadi akan terlalu dingin
bagi manusia. Tapi terlalu banyak gas rumah
kaca akan menahan terlalu banyak panas,
menyebabkan bumi jadi terlalu hangat.
Gas rumah kaca memang ada di alam,
tapi efek rumah kaca alami ditambahi efek
rumah kaca akibat manusia. Ilmuwan menduga,
polusi dan perusakan hutan turut menyebabkan
pemanasan global.
Cuaca adalah apa yang terjadi hari ini, minggu depan dan bulan depan; iklim
adalah apa yang kita pelajari untuk diharapkan dalam jangka panjang. Apa yang akan
terjadi pada cuaca kita ketika iklim bumi berubah?
Bumi telah memanas –suhu rata-rata lebih hangat ±-0,60C (10F) dari pada satu
abad lalu. Satu derajat mungkin tak terdengar banyak, tapi bisa membuat perbedaan
besar. Laut kita memanas, dan air yang memanas jadi mengembang, menyebabkan
permukaan air naik. Es kutub yang leleh juga menambah tinggi air laut. Ilmuwan
bertanya-tanya bagaimana samudra yang lebih hangat, lebih tinggi akan memperngaruhi
cuaca.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 43
Gambar 17 Efek Rumah Kaca
Banyak es bumi yang sangat dingin juga telah leleh. Tudung es Quelcayya Peru
kehilangan seperlima lebih esnya sejak kunjungan pertama Dr. Thompson pada 1974.
Dia memperkirakan 20 tahun lagi, Quelcayya akan lenyap selamanya.
Lapisan Ozon
Anda mungkin pernah dengar tentang “lubang” di bagian atmosfer bumi –bagian yang
sering disebut lapisan ozon. Lapisan ozon terdapat di stratosfer, bagian atas atmosfer
bumi (efek rumah kaca dan pemanasan global terjadi di atmosfer bumi lebih bawah).
Pada tahun 1970-an, ilmuwan menemukan bahwa zat kimia khlorofluorokarbon, atau
CFC, telah merusak lapisan ozon. CFC dipakai di berbagai produk, termasuk semprotan
aerosol, pendingin kulkas/AC, dan busa. “Lubang” itu jadi bencana, karena lapisan ozon
melindungi kita dari sinar ultraviolet berbahaya.
Pada tahun 1987, Negara sedunia menandatangani Protokol Montreal.
Kesepakatan untuk memangkas drastis produksi CFC di stratosfer. Perlu bertahun-
tahun hingga CFC di stratosfer kita tersingkir dan sekarang kita tahu, polusi jenis
lain juga membuat lapisan ozon sulit untuk memperbaiki diri.
(Kathleen Simpson, 2008, hlm 18)
C. Lapisan Atmosfer
Jika tempertur vertical dipakai
sebagai dasar pembagian
atmosfer, maka terdapat
diskontinuitas profil temperaturr
yang menandai lapisan-lapisan
atmosfer. Yaitu troposfer,
stratosfer, mesosfer dan
termosfer. Puncak dari lapisan-
lapisan ini disebut tropopause,
stratopause, mesopause dan
termopause. Lihat gambar di atas.
Troposfer adalah lapisan
atmosfer paling bawah yang ditandai oleh penurunan temperatur dan fenomena cuaca
(pembentukan awan dan hujan). Stratosfer ditandai oleh kenaikan tempertur terhadap
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 44
Gambar 18 Pembagian lapisan atmosfer berdasarkan temperatur
ketinggian karena adanya ozonosfer (lapisan ozon) yang menyerap radiasi matahari
berenergi tinggi (ultraviolet). Mesosfer adalah lapisan tengah atmosfer yang ditandai
oleh penurunan tempertur terhadap ketinggian. Termosfer adalah lapisan panas yang
ditandai oleh kenaikan tempertur sampai ribuan derajat Celsius.
Atmosfer dipengaruhi oleh gaya tarik bumi yaitu gravitas (gravity), Atmosfer
bersifat kompresibel artinya densitas maksimum terdapat di permukaan tanah dan
semakin tipis jika menjauhi permukaan bumi sampai pada akhirnya menjadi dapat
dibedakan dari gas lain. Karena itu, tidak terdefinisi batas atas atau puncak atmosfer,
tetapi rumbai-rumbai bumi mencapai ketinggian sekitar 1000 km.
Eksplorasi struktur suhu vertikal atmosfer dilakukan dengan pengukuran
balonsonde. Konklusi pertama adalah dalam lapisan bawah 10 km (rata-rata), suhu
berkurang dengan ketinggian sekitar 7 derajat perkilometer. Keadaan ini disebut susut
suhu (lapse rate), yaitu tingkat penurunan suhu terhadap ketinggian yang bervariasi
terhadap tempat, tetapi tidak melebihi 100/km kecuali dekat permukaan tanah.
Dalam tahun 1902, Teisserenc de Bort (1855 – 1913) ahli meteorology Prancis
dan Assman (1845-1918) ahli meteorologi Jerman secara terpisah menemukan lapisan
tinggi di atas 10 km di mana suhu naik dengan ketinggian. De Bort menyebut lapisan
pertaman di atas permukaan adalah troposfer dan lapisan di atasnya adalah stratosfer.
Penemuan radiosonde oleh Molchanov (1893-1941) ahli meteorology Soviet
dalam tahun 1927 memperkenalkan era baru eksplorasi atmosfer di mana pengukuran
suhu rutin dapat dilaksanakan secara simultan (bersamaan) pada seluruh jaringan
sinoptik. Sistem radiosonde modern mampu membuat observasi sampai pada ketinggian
40 km. Pada paras yang lebih tinggi informasi struktur suhu diukur oleh roket dan
dideduksi (diturunkan)
secara tidak langsung dari
pengukuran satelit cuaca.
Troposfer artinya
bulatan atau lapisan yang
berubah-ubah, lebih dari
80% massa atmosfer
terletak pada lapisan ini,
dan mempunyai ciri
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 45
Gambar 19. Pembagian massa dalam atmosfer kompresibel
Z (km)
Massa Termosfer: 0,001%
Massa Mesosfer: 0,099%
Massa Stratosfer: 19,9%
Massa Troposfer: 80,0%
85
60
10
percampuran vertikal yang kuat. Fenomena cuaca seperti awan, hujan dan badai guruh
terjadi di troposfer. Akibat adanya perampuran vertikal yang kuat dan curah hujan maka
waktu tinggal rata-rata aerosol dalam lapisan troposfer agak pendek berkisar dari
beberapa hari sampai minggu.
Stratosfer artinya bulatan atau lapisan berlapis yang ditandai oleh percampuran
vertikal yang sangat lemah. Badai guruh yang updraft (arus udara ke atas)-nya sangat
besar dapat menembus beberapa kilometer ke dalam stratosfer bawah. Tekanan pada
paras stratopause sekitar 1 mb, dibandingkan 1000 mb pada permukaan bumi. Troposfer
bersama stratosfer mencakup sekitar 99,9% massa atmosfer. Sisanya 0,1% adalah massa
mesosfer 99% dan massa termosfer 1%. Lihat gambar di bawah.
Mesosfer artinya bulatan atau lapisan tengah yang tumpeng tindih (overlaps)
dengan ionosfer bawah. Seperti troposfer maka lapisan ini mempunyai penurunan suhu
dengan ketinggian (susut suhu) dan gerakan udara vertikal tidak dihalangi secara kuat.
Termosfer artinya bulatan atau lapisan papas yang meluas sampai ketinggian
beberapa ratus kilometer dan bersuhu antara 400 sampai 20000C bergantung pada
tingkat (fasa) aktivitas matahari (siang dan malam) dan bergantung pada lintang tempat.
Variasi tempertur harian adalah 500 – 8000C dengan minimum sekitar matahari terbit
dan maksimum sekitar pukul 14.00. Termopause adalah paras transisi ke profil yang
kurang lebih isothermal atau suhu konstan.
Komposisi Atmosfer
Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas yang tidak tampak dan tidak
berwarna. Empat gas, yaitu nitrogen, oksigen, argon dan karbondioksida meliputi
hampir serratus persen dari volume udara kering. Lihat tabel di bawah. Gas lain yang
stabil adalah neon, helium, metana, krypton, hydrogen, xenon dan yang kurang stabil
termasuk ozon dan radon juga terdapat di atmosfer dalam jumlah yang sangat kecil.
Tabel 4 Gas utama dalam udara kering
MACAM GAS VOLUME (%) MASSA
Nitrogen (N2) 78,088 75,527Oksigen (O2) 20,949 23,143Argon (Ar) 0,930 1,282Karbondioksida (CO2) 0,030 0,045
99.997 99,997
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 46
Selain udara kering, lapisan atmosfer mengandung air dalam ketiga fasanya, dan
aerosol atmosfer. Oleh karena itu, udara kering yang murni di alam tidak pernah
dijumpai karena ada dua alasan, yaitu adanya uap air di udara yang jumlahnya berubah-
ubah dari selalu ada injeksi zat ke dalam udara, misalnya asap dan partikel debu. Udara
semacam ini disebut udara alami.
Oksigen (O2) yang sangat penting bagi kehidupan, yaitu mengubah zat makanan
menjadi energi hidup. Oksigen dapat bergabung dengan unsur kimia lain yang
dibutuhkan untuk pembakaran.
Karbondioksida (CO2) dihasilkan dari pembakaran bahan bakar, pernafasan
manusia dan hewan, kemudian dibutuhkan oleh tanaman. Karbon dioksida merupakan
salah satu senyawa kimia udara yang terdiri atas satu bagian karbondan dua bagian
oksigen, Karbondioksida menyebabkan efek rumah kaca yaitu transparan terhadap
radiasi gelombang pendek dan menyerap radiasi gelombang panjang. Dengan demikian,
kenaikan konsentrasi CO2 di dalam atmosfer akan menyebabkan kenaikan suhu
permukaan bumi.
Nitrogen (N2) terdapat di udara dalam jumlah paling banyak, yaitu meliputi 78
bagian. Nitrogen tidak langsung bergabung dengan unsur lain, tetapi pada hakekatnya
unsur ini adalah penting karena nitrogen merupakan bagian dari senyawa organik.
Neon (Ne), Argon (Ar), Xenon (Xe) dan Kripton (Kr) disebut gas mulia karena
tidak mudah bergabung dengan unsur lain. Meskipun gas ini kurang penting di
atmosfer, namun neon biasanya dipakai dalam iklan, dan argon dipakai untuk bola
lampu cahaya listrik.
Helium (He) dan Hidrogen (H2) sangat
jarang di udara kecuali pada panas yang tinggi.Gas
ini adalah yang paling ringan dan sering dipaka
untuk mengisi balon meteorologi.
Ozon (O3) adalah gas yang sangat aktif dan
merupakan bentuk lain dari oksigen. Gas ini
terdapat terutama pada ketinggian antara 20 sampai
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 47
30 km. Ozon dapat menyerap radiasi ultraviolet yang mempunyai energi besar dan
berbahaya bagi tubuh manusia.
Uap air (H2O) sangat penting dalam proses
cuaca atau iklim, karena dapat berubah fasa (wujud) menjadi fasa cair atau fasa padat
melalui kondensasi dan deposisi. Perubahan fasa air yang mungkin, dapat dilukiskan
pada gambar di samping.
Uap air merupakan senyawa kimia udara dalam jumlah besar yang tersusun dari
dua bagian hydrogen dan satu bagian oksigen. Uap air terdapat di atmosfer sebagai hasil
penguapan air laut, danau, kolam, sungai, dan transpirasi tanaman (Bayong, T.H.K,
2013, hlm 105)
D. Cuaca
Meteorologi berasal dari kata Yunani, yaitu meteoros, yang artinya benda yang
ada di dalam udara dan logos artinya ilmu atau kajian. Jadi meteorologi didefinisikan
sebagai ilmu yang mempelajari proses fisis dan gejala cuaca yang terjadi di dalam
atmosfer terutama pada lapisan bawah, troposfer (Bayong, T.H.K, 2004).
Lapisan troposfer adalah lapisan atmosfer paling bawah yang paling dekat dengan
permukaan bumi. Lapisan ini merupakan tempat terjadinya peristiwa cuaca. Cuaca
adalah keadaan udara dalam waktu tertentu pada tempat tertentu. Cuaca selalu berubah
setiap saat.
1. Siklus Atmosfer
Cuaca adalah keadaan atmosfer pada waktu dan tempat tertentu. Di setiap tempat
tertentu, cuaca dipengaruhi oleh banyak faktor dan mungkin sangat bervariasi dari hari
ke hari, atau bahkan dari musim ke musim. Sedangkan Iklim, adalah rata-rata cuaca
untuk wilayah tertentu dalam jangka panjang. Sebuah iklim regional bisa saja panas
atau dingin, basah atau kering, meskipun cuaca pada hari tertentu mungkin sangat
berbeda. Iklim dapat tetap tidak berubah selama berabad-abad, atau mungkin bergeser
cukup drastis, seringnya untuk alasan yang belum pasti.
Lima variabel menentukan keadaan atmosfer yaitu: suhu, tekanan udara,
kelembaban, perawanan dan angin. Laporan cuaca lokal anda biasanya mencakup
semua variabel tersebut
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 48
a) Suhu yang dilaporkan dalam prediksi cuaca harian mengacu pada suhu di
permukaan tanah. Suhu sangat bervariasi beradsarkan ketinggian dari permukaan
tanah. Bahkan, lapisan mayor atmosfer - daerah seperti stratosfer dan troposfer -
didefinisikan oleh variasi suhu.
b) Variabel kedua yang menentukan keadaan atmosfer yaitu tekanan, yang menurun
secara signifikan dengan ketinggian, karena udara ditekaan oleh beratnya sendiri.
Pada ketinggian 5,5 kilometer, tekanan udara hanya setengah dari nilainya di
permukaan laut, sedangkan di Afrika selatan tekanan udara tambang emas terdalam
mendekati dua kali lipat dari permukaan. Tekanan juga bervariasi secara lateral,
karena massa udara cenderung bergerak dan saling memutar satu sama lain. Udara
menumpuk di beberapa tempat untuk membentuk sistem tekanan tinggi, sementara
itu membentang di tempat-tempat lain untuk membentuk suatu sistem tekanan
rendah. Udara bertekanan rendah cenderung untuk meningkat, yang menyebabkan
pendinginan dan meningkatkan awan; sebaliknya, udara bertekanan tinggi
cenderung lebih hangat, udara kering. Perbedaan tekanan udara yang signifikan,
yang dapat timbul di batas antara lapisan tinggi di atmosfer, menyebabkan arus
udara berkecepatan tinggi yang disebut aliran jet. Aliran jet bergerak dari barat ke
timur Amerika Serikat; hal itu menyebabkan penerbangan dari New York ke Los
Angeles untuk rata-rata hampir satu jam lebih lama dari pesawat dari Los Angeles
ke New York.
c) Variabel atmosfer ketiga adalah kelembapan, yang merupakan variasi ukuran kadar
air di atmosfer. Komposisi terbesar dari atmosfer sangat seragam; nitrogen dan
oksigen membentuk 99% dari atmosfer kering. Atmosfer juga sering kali
mengandung uap air, meskipun jumlahnya sangat bervariasi, tergantung pada suhu
dan kelembapan relatif. Udara di awa pada hari-hari musim dingin yang kering
mungkin terus kurang dari 0,1% air dari volumenya, sedangkan udara lembab pada
hari-hari musim panas, mungkin mengandung beberapa persen air.
d) Awan, variabel cuaca keempat terkait erat dengan kelembapan. Awan adalah
konsentrasi dari tetesan keci air atau kristal es. Zat-zat ini menghamburkan cahaya,
sehingga awan tampak putih. Awan terbentuk ketika udara menjadi jenuh dengan
air - proses yang sering terjadi ketika massa udara naik dan mendingin. Awan
sering menguraikan hubungan antara dua massa udara yang berdekatan.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 49
Gambar 21. Skala Termometer zat cair
Sekumpulan awan mungkin terlihat, saat di mana dua massa udara pada temperatur
yang berbeda berbenturan dekat permukaan tanah. Proses terbentuknya awan -
gemuruh ketika massa udara hangat bertabrakan dengan massa udara dingin.
Semakin hangat, massa udara menjadi kurang padat, dan bergerak naik di atas
udara dingin. Peningkatan elevasi mendinginkan udara hangat, udara menjadi
basah, menyebabkan awan dan hujan. Gradien besar suhu dan tekanan
menghasilkan angin kencang dan kilat. Demikian pula, awan dan hujan sering
terbentuk pada sisi angin pegunungan karena massa udara di paksa untuk menaiki
sisi-sisi gunung. Bagian pulau yang jauh dari angin, misalnya, biasanya jauh lebih
kering. Sejumlah daerah pegunungan Hawaii memperoleh lebih dari 100 inci hujan
per tahun di sisi timur, sementara mengalami kondisi yang hampir kering beberapa
kilometer jauhnya di lereng barat.
e) Variabel atmosfer kelima adalah arah dan kekuatan angin. Angin disebabkan oleh
konveksi atmosfer, sebuah proses yang membantu untuk mendistribusikan panas.
Angin laut pada musim panas yang tenang menggambarkan bagaimana angin dapat
terjadi. Saat hari yang cerah, tanah memanas lebih cepat dari air, sehingga udara
hangat naik dari tanah dan udara dingin mengalir dari air, menghasilkan angina laut
yang menyegarkan. Di malam hari, karena tanah tersebut mendingin, polanya
menjadi terbalik; udara yang lebih hangat di atas air naik dan angin datang berasal
dari tanah
(Trefil & Hazen, 2007, hlm 389).
2. Unsur-unsur Cuaca dan Iklim
Unsur-unsur cuaca meliputi, suhu udara, tekanan udara, kelembapan udara, curah hujan
dan kecepatan angin.
a. Suhu udara
Suhu udara yang diukur dengan thermometer merupakan unsur cuaca dan iklim yang
sangat penting.
Suhu udara diukur dengan thermometer atau termograf.
Pengukuran suhu dilakukan selama jangka waktu tertentu.
Suhu tertinggi biasanya tercapai pukul 13.00 atau 14.00 siang,
Suhu terendah dicapai pada pukul 04.00 atau 05.00 pagi. Suhu
udara sepanjang haru selalu berubah. Apabila menjelang hujan,
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 50
suhu akan meningkat karena radiasi matahari tertahan oleh awan. Suhu di berbagai
daerah tidak sama. Suhu daerah pegunungan lebih rendah daripada daerah di dataran
rendah atau pantai.
b. Tekanan udara
Udara memiliki berat. Berat udara ini akan menekan permukaan bumi. Seperti halnya
pada air, tekanan udara pada suatu tempat akan berlaku ke semua arah. Tekanan udara
ini diukur dengan barometer. Ada dua jenis barometer, yaitu barometer raksa dan
barometer aneroid.
Dalam SI, tekanan udara ini dinyatakan dalam satuan N/m2. Namun dalam
praktik sehari-hari sering dinyatakan dalam satuan cmHg, atmosfer (atm), dan milibar
(mB).
1 atmosfer = 1 atm = 76 cmHg = 1013 mB = 105 N/m2
Semakin tinggi suatu tempat di atas permukaan laut, semakin rendah tekanan
udaranya. Biasanya tekanan udara pada permukaan air laut rata-rata adalah 76 cmHg.
Pada bagian bawah atmosfer, setiap naik 10 meter dari permukaan laut, maka tekanan
udara berkurang 1 mmHg.
Hasil pencatatan tekanan udara dalam jangka waktu tertentu dicatat oleh
barogram. Dari hasil barogram dapat diketahui bahwa:
1) Tekanan udara pada suatu tempat berubah-ubah sepanjang hari.
2) Tekanan udara tertinggi pada suatu tempat terjadi pada pukul 10.00 dan 22.00
c. Kelembapan udara
Kandungan uap air dalam udara disebut kelembapan udara atau sering juga disebut
kelengasan atau kebasahan udara. Kandungan uap air berubah-ubah bergantung
kemampuan udara menahan uap air.
Ada dua istilah kelembapan udara, yaitu kelembapan mutlak (kelembapan
absolut) dan kelembapan relatif (kelembapan nisbi).
1) Kelembapan absolut adalah besarnya massa uap air dalam gram yang terdapat dalam
1 m3 udara.
2) Kelembapan nisbi adalah bilangan dalam proses (%) yang menyatakan
perbandingan jumlah uap air di dalam 1 m3 udara pada suatu suhu dengan jumlah
uap air yang dapat ada pada 1 m3 udara pada suhu itu.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 51
η=Kelembapan mutlak ud ara pada suatu suhu tertentunilaiuap jenuhudara pada suhuitu
×100 %
Kandungan maksimum uap air di udara ini berkaitan dengan kejenuhan uap air di
udara saat itu . Udara telah mencapai uap jenuh. Uap jenuh ini artinya pada suhu
tersebut udara sudah tidak menampung uap air lagi. Kelembapan udara akan turun jika
suhu naik, sebaliknya kelembapan udaran akan naik jika suhu udara turun. Untuk
mengukur kelembapan udara digunakan alat yang disebut Higrometer. Salah satu jenis
alat ini adalah Higrometer rambut. Higrometer yang dapat mencatat sendiri kelembapan
udara disebut Higrograf. Hasil catatan Higrograf disebut dengan Higrogram.
Udara nyaman yang kita rasakan adalah udara dengan lembap nisbi sekitar 50%.
Kelembapan 100% berarti udara terasa tidak nyaman karena saat itu udara jenuh dengan
uap air. Kita merasa panas dan gerah serta banyak berkeringat karena uap air dari tubuh
kita sukar menguap. Demikian juga udara yang kelembapan nisbinya sangat rendah juga
sangat tidak nyaman. Misalnya udara dengan kelembapan nisbi 30%, maka udara akan
terasa kering.
d. Arah dan kecepatan angin
Arah dan kecepatan angina dapat diketahui dengan bermacam-macam cara, antara lain
dengan bendera angina. Kamu tentu tahu cara menentukan arah mata angina. Arah mata
angin dinyatakan dalam derajat, misalnya arah 3600 berarti arah utara, 900 berarti arah
timur , 1800 berarti selatan dan 2700 adalah arah barat. Arah tiupan angina dinyatakan
dari mana asal arah angina tersebut bertiup. Misalnya angina bertiup dari dari tenggara
ke barat laut, maka ini disebut angina tenggara. Selanjutnya angina tenggara ini
memiliki arah 1050.
Laju angin dapat diukur dengan alat yang disebut Anemometer. Biasanya disebut
anemometer mangkok. Arah dan laju angina pada suatu saat dapat diketahui dengan alat
yang disebut anemograf. Adapun catatannya disebut anemogram. Mengatahui arah dan
laju angina sangat diperlukan untuk dunia penerbangan.
1) Kecepatan Angin
Atmosfer ikut berotasi dengan bumi. Molekul-molekul udara mempunyai kecepatan
gerak ke arah timur, sesuai dengan arah rotasi bumi. Kecepatan gerak tersebut disebut
kecepatan linier. Bentuk bumi yng bulat ini menyebabkan kecepatan linier makin kecil
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 52
jika makin dekat ke arah kutub.. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin
disebut anemometer.
2) Sistem Angin
a) Angin Passat Angin passat adalah angin bertiup tetap sepanjang tahun dari
daerah subtropik menuju ke daerah ekuator (khatulistiwa).
Angin Passat Timur Laut bertiup di belahan bumi Utara.
Angin Passat Tenggara bertiup di belahan bumi Selatan.
Di sekitar khatulistiwa, kedua angin passat ini bertemu. Karena
temperatur di daerah tropis selalu tinggi, maka massa udara tersebut dipaksa
naik secara vertikal (konveksi). Daerah pertemuan kedua angin passat tersebut
dinamakan Daerah Konvergensi Antar Tropik (DKAT). DKAT ditandai dengan
temperatur yang selalu tinggi. Akibat kenaikan massa udara ini, wilayah DKAT
terbebas dari adanya angin topan. Akibatnya daerah ini dinamakan daerah
doldrum (wilayah tenang).
b) Angin Anti Passat Udara di atas daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub
dan turun di daerah maksimum
subtropik merupakan angin Anti Passat.
Di belahan bumi Utara disebut Angin
Anti Passat Barat Daya dan di belahan
bumi Selatan disebut Angin Anti Passat
Barat Laut. Pada daerah sekitar lintang
20o - 30o LU dan LS, angin anti passat
kembali turun secara vertikal sebagai
angin yang kering. Angin kering ini
menyerap uap air di udara dan
permukaan daratan. Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya gurun
di Saudi Arabia, Gurun Sahara (Afrika), dan gurun di Australia.
c) Angin Barat Sebagian udara yang berasal dari daerah maksimum subtropis Utara
dan Selatan mengalir ke daerah sedang Utara dan daerah sedang Selatan sebagai
angin Barat. Pengaruh angin Barat di belahan bumi Utara tidak begitu terasa
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 53
Gambar 22 . Sirkulasi Angin
karena hambatan dari benua. Di belahan bumi Selatan pengaruh angin Barat ini
sangat besar, tertama pada daerah lintang 60o LS. Di sini bertiup angin Barat
yang sangat kencang yang oleh pelaut-pelaut disebut roaring forties.
d) Angin Timur Di daerah Kutub Utara dan Kutub Selatan bumi terdapat daerah
dengan tekanan udara maksimum. Dari daerah ini mengalirlah angin ke daerah
minimum subpolar (60o LU/LS). Angin ini disebut angin Timur. Angin timur ini
bersifat dingin karena berasal dari daerah kutub.
e) Angin Muson (Monsun) Angin muson ialah angin yang berganti arah secara
berlawanan setiap setengah tahun. Umumnya pada setengah tahun pertama
bertiup angin darat yang kering dan setengah tahun berikutnya bertiup angin laut
yang basah.
3) Angin Lokal
Di samping angin musim, di Indonesia juga terdapat angin lokal (setempat) yaitu
sebagai berikut:
a) Angin darat dan angin laut Angin ini terjadi di daerah pantai. Pada siang hari
daratan lebih cepat menerima panas dibandingkan dengan lautan. Angin bertiup
dari laut ke darat, disebut angin laut. Sebaliknya, pada malam hari daratan lebih
cepat melepaskan panas dibandingkan dengan lautan. Daratan bertekanan
maksimum dan lautan bertekanan minimum. Angin bertiup dari darat ke laut,
disebut angin darat. Lihat gambar di bawah
b) Angin lembah dan angin gunung Pada siang hari udara yang seolah-olah
terkurung pada dasar lembah lebih cepat panas dibandingkan dengan udara di
puncak gunung yang lebih terbuka (bebas), maka udara mengalir dari lembah ke
puncak gunung menjadi angin lembah. Sebaliknya pada malam hari udara
mengalir dari gunung ke lembah menjadi angin gunung.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 54
Gambar 23 Angin darat dan angina laut
c) Angin Jatuh yang sifatnya kering dan panas Angin jatuh atau Fohn ialah angin
jatuh bersifatnya kering dan panas terdapat di lereng pegunungan Alpine.
Sejenis angin ini banyak terdapat di Indonesia dengan nama angin Bahorok
(Deli), angin Kumbang (Cirebon), angin Gending di Pasuruan (Jawa Timur),
dan Angin Brubu di Sulawesi Selatan)
(Tim Abdi Guru, 2013, hlm 366)
e. Awan
Awan terbentuk dari lapisan troposfer-- lapisan udara terdekat dari permukaan bumi
dan tempat terbentuknya sebagian besar cuaca. Di bagian atmosfer tersebut, suhu
menurun seiring bertambahnya ketinggian. Di bagian atas troposfer suhunya di bawah
titik beku, yaitu mencapai -550C (-670F). Sebagian besar awan terbentuk saat udara yang
sedang naik di troposfer turun suhunya sehingga uap air berubah menjadi cair. Saat
kondisinya sangat dingin, uap air langsung membeku menjadi kristal-kristal es. Pada
hari yang cerah, daerah lahan kosong atau bebatuan menjadi lebih cepat panas dari
daerah di sekitarnya. Dataran memanaskan udara di atasnya dan udara akan naik dalam
bentuk gelembung yang dinamakan thermal. Udara akan terkondensasi dan membentuk
awan kecil. Angin akan membawa awan tersebut dan awan-awan lain akan terbentuk
dengan cara yang sama.
Kabut maupun halimun merupakan awan yang dekat dengan daratan. Kabut
seringkali terbentuk di malam hari yang cerah, ketika daratan yang suhunya cepat turun
mendinginka udara di atasnya dan uap air terkondensasi menjadi butiran air. Kabut
semacam itu biasanya hilang karena panas matahari di pagi hari.
Awan dapat terbentuk melalui empat cara utama: saat matahari menghangatkan
daratan sehingga menciptakan thermal atau udara yang naik; saat udara naik naik ke
atas pegunungan; saat udara dari arah yang berlawanan bertemu dan terdorong ke atas;
dan saat massa udara dingin mengalir di bawah udara yang hangat dan lebih ringan.
Awan memiliki berbagai ukuran, bentuk, dan ketebalan, tergantung dari tenaga
yang menyebabkan udara naik, menjadi sejuk, dan membentuk awan-awan tersebut.
Klasifikasi awan pertama kali dilakukan oleh Luke Howard (1722-1864) yang
menggunakan kata-kata dari bahasa latin untuk menggambarkan awan. Cumulus berarti
gundukan atau tumpukan; stratus berarti lapisan; cirrus berarti helaian atau filament
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 55
(misalnya sehelai rambut); dan nimbus berarti mengandung hujan. Ada 10 jenis utama
awan, dengan nama-nama yang berasal dari kombinasi istilah-istilah tersebut.
1. Awan memiliki berbagai ukuran,
bentuk, dan ketebalan, tergantung
dari tenaga yang menyebabkan
udara naik, menjadi sejuk, dan
membentuk awan-awan tersebut.
Klasifikasi awan pertama kali
dilakukan oleh Luke Howard
(1722-1864) yang menggunakan
kata-kata dari bahasa latin untuk
menggambarkan awan. Cumulus berarti
gundukan atau tumpukan; stratus berarti lapisan; cirrus berarti helaian atau filament
(misalnya sehelai rambut); dan nimbus berarti mengandung hujan. Ada 10 jenis
utama awan, dengan nama-nama yang berasal dari kombinasi istilah-istilah tersebut.
Menurut morfologinya (bentuknya) Berdasarkan morfologinya, awan dibedakan
menjadi tiga jenis, yaitu:
a) Awan cumulus yang lembut sering terbentuk di hari yang cerah saat udara naik
di atas daratan atau sisi bukit yang terkena panas matahari. Altocumulus adalah
awan ketinggian sedang. Apabila awan cumulus terus bertambah besar, maka
terbentuklah cumulonimbus, atau awan kepala petir dengan ketebalan ribuan
meter (kaki).
b) Awan stratus atau awan berlapis, sering terbentuk saat massa udara hangat
perlahan naik dan menyebar di atas sebuah massa udara dingin atau di atas
gunung. Komposisi awan altostratus (seperti awan altocumulus) dapat berupa
gabungan butiran-butiran air dan Kristal es. Awan nimbostratus biasanya
berwarna abu-abu dan mengindikasikan akan datangnya hujan.
c) Awan cirrus biasanya tampak seperti helaian putih yang tipis atau seperti pita
atau sabuk putih. Bersama dengan awan cirrocumulus (8 km/ 5 mil) dan
cirrostratus (13 km / 8 mil). Awan cirrus terbentuk di troposfer sekitar 11 km (7
mil) atau lebih, dan terbuat dari Kristal es
(Sue Nicholson, 2001, hlm 12)
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 56
Gambar 34 Jenis-jenis Awan
2. Berdasarkan ketinggiannya Berdasarkan ketinggiannya, awan dibedakan menjadi
tiga jenis, yaitu:
a) Awan tinggi (lebih dari 6000 m – 9000 m), karena tingginya selalu terdiri dari
kristal-kristal es.
1) Cirrus (Ci) : awan tipis seperti bulu burung.
2) Cirro stratus (Ci-St) : awan putih merata seperti tabir.
3) Cirro Cumulus (Ci-Cu) : seperti sisik ikan.
b) Awan sedang (2000 m – 6000 m) a) Alto monoksimulus (A-Cu) : awan
bergumpal gumpal tebal. b) Alto Stratus (A- St) : awan berlapis-lapis tebal.
c) Awan rendah (di bawah 200 m) a) Strato Comulus (St-Cu): awan yang tebal
luas dan bergumpal- gumpal. b) Stratus (St) : awan merata rendah dan
berlapis-lapis. c) Nimbo Stratus (No-St) : lapisan awan yang luas, sebagian
telah merupakan hujan.
d) Awan yang terjadi karena udara naik, terdapat pada ketinggian 500 m–1500 m
a) Cummulus (Cu) : awan bergumpal-gumpal, dasarnya rata. b) Comulo
Nimbus (Cu-Ni): awan yang bergumpal gumpal luas dan sebagian telah
merupakan hujan, sering terjadi angin ribut.
f. Curah hujan
Jika terbentuk awan dan awan ini terus bertambah dingin, titik air bersama-sama
debu yang membentuk awan ini akan menggumpal menjadi butir-butir air yang
lebih besar dan lebih berat. Butir air yang berat dan besar itu turun ke permukaan
bumi. Pada saat inilah terjadi hujan. Untuk mengetahui sifat dan jenis hujan yang
dibedakan curahnya maka dipakai alat pengukur yang disebut alat penakar hujan.
Dikenal ada dua macam alat pengukur curah hujan seperti berikut ini:
1) Alat penakar hujan biasa, alat ini mengukur banyak hujan yang jatuh selama 24
jam dengan menggunakan gelas ukur.
2) Alat penakar hujan otomatis, alat ini langsung dapat mencatat curah hujan pada
kertas yang dipasang pada alat itu.
(Tim Abdi Guru, 2013, hlm 366)
3. Perubahan Iklim
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 57Perubahan utama iklim:o Peningkatan suhu global
(global warming)o Pencairan lapisan eso Perubahan pola hujan
Proses penyebab perubahan iklim :o Gas rumah kaca
(CO2, CH4, N2O)o Aerosol
Aktivitas manusia:o Pembakaran bahan
bakar fosilo Aktivitas Pertaniano Perubahan lahan
Iklim cenderung berubah oleh ulah dan aktivitas manusia, seperti urbanisasi,
deforestasi, industrialisasi, dan oleh aktivitas alam seperti pergeseran kontinen, letusan
gunung api, perubahan orbit Bumi terhadap matahari, noda matahari dan peristiwa El
Nino.
Perubahan iklim adalah berubahnya pola dan intensitas unsur iklim pada periode
waktu yang dapat dibandingkan (biasanya terhadap rata-rata 30 tahun). Perubahan iklim
dapat merupakan suatu perubahan dalam kondisi cuaca rata-rata atau perubahan dalam
distribusi kejadian cuaca terhadap kondisi rata-ratanya
Menurut UU No. 31 Tahun 2009 Perubahan iklim adalah berubahnya iklim yang
diakibatkan langsung atau tidak langsung oleh aktivitas manusia yang menyebabkan
perubahan komposisi atmosfer secara global serta perubahan variabilitas iklim alamiah
yang teramati pada kurun waktu yang dapat dibandingkan
a. Teori Perubahan Iklim
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 58
Perubahan utama iklim:o Peningkatan suhu global
(global warming)o Pencairan lapisan eso Perubahan pola hujan
Proses penyebab perubahan iklim :o Gas rumah kaca
(CO2, CH4, N2O)o Aerosol
Aktivitas manusia:o Pembakaran bahan
bakar fosilo Aktivitas Pertaniano Perubahan lahan
Gambar 25 Skema Perubahan Iklim
1) Teori Geologi
a) Teori Hanyutan Benua (the continental drift theory)
Teori ini mengemukakan bahwa kerak
Bumi terdiri atas lempeng yang dapat
saling bergeser. Karena pergeseran ini
Bumi menjadi lempengan yang terpisah,
seperti lempeng Pasifik, Lempeng
Amerika, Lempeng Nazca, Lempeng
Antartika, dan lempeng Cocos, dsb. Karena
terjadi pemisahan daratan menjadi
beberapa benua oleh lautan, maka
terjadi perubahan energi dan
kelembapan udara di berbagai tempat yang mengakibatkan perubahan iklim
b) Teori Gunung Api (Vulcanism Theory)
Teori ini mengemukakan bahwa letusan gunung api menginjeksikan partikel debu ke
dalam lapisan atmosfer terutama ke lapisan troposfer atas dan stratosfer yang dapat
menghamburkan radiasi matahari yang menuju Bumi. Di Stratosfer partikel debu yang
sangat kecil melayang-layang sehingga menghambat masuknya radiasi matahari ke
permukaan Bumiyang menyebabkan suhu permukaan Bumi turun.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 59
Gambar 26 Teori Hanyutan Benua
Gambar 27. Perubahan suhu atmosfer setelah letusan Gunung Agung Bali 1963 diamati pada ketinggian 15 km
2) Teori Astronomi
a) Teori Perubahan Orbit Bumi dan Sudut Sumbu Bumi
Teori ini mengemukakan bahwa perubahan orbit Bumi mengelilingi Matahari dari
bentuk lingkaran ke bentuk elip memerlukan waktu sekitar 105.000 tahun. Pada waktu
orbit Bumi berbentuk lingkaran, radiasi Matahari 20 – 30% lebih besar dibandingkan
dengan yang diterima Bumi pada saat kedudukan Bumi terjauh dari orbit elip
(uphelion). Semula bumi mengelilingi matahari dengan sumbu bumi 22,10 terhadap
bidang ekliptika dan sekarang menjadi 23,50. Hal ini menyebabkan bumi yang
menghadap ke matahari menjadi berubah. Baik perubahan orbit maupun kedudukan
sumbu bumi mengakibatkan perubahan radiasi matahari yang diterima permukaan bumi
sehingga iklim juga berubah.
b) Teori Noda Matahari
Teori Noda Matahari menyatakan bahwa Matahari adalah bola gas yang menyala.
Apinya menimbulkan ledakan di permukaan Matahari yang berkaitan dengan suhu
Matahari. Pada permukaan Matahari, bagian yang lebih terang memiliki suhu yang lebih
tinggi dibandingkan dengan bagian yang lebih gelap. Suhu tertinggi sekitar 6000 K dan
terendah 4000 K. Bagian gelap yang bersuhu rendah disebut Noda Mataari (Sunspot).
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 60
Gambar 28. Perubahan suhu atmosfer setelah letusan Gunung Agung Bali 1963 diamati pada ketinggian 20 km (stratosfer)
Gambar 29. Perubahan suhu atmosfer setelah letusan Gunung Agung Bali 1963 diamati pada permukaan
Banyaknya Noda matahari berubah secara periodik ada yang 11 tahunan, 22 tahunan
(siklus Hale), dan 80 tahunan (Siklus Gleisberg). Perubahan Noda Matahari
menimbulkan perubahan medan magnet Bumi dan perubahan sistem peredaran
atmosfer.
3) Teori Karbondioksida
Teori ini menyatakan bahwa Karbondioksida (CO2) merupakan bentuk karbon yang
dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil yang sempurna. Sebenarnya CO2 tidak
beracun, tetapi CO2 dapat menyerap radiasi gelombang panjang (radiasi Bumi) pada
panjang gelombang 4 sampai 5 mikron dan di atas 14 mikron terutama pada spektrum
yang terletak antara 12 dan 18 mikron. Penyerapan ini akan meningkatkan suhu Bumi.
Jika konsentrasi CO2 di atmosfer makin meningkat maka suhu Bumi juga akan
meningkat secara lebih cepat. Peningkatan suhu Bumi (pemanasan global) dalam jangka
waktu yang panjang tentu akan menyebabkan perubahan iklim. Karena sifatnya yang
demikian, CO2 disebut gas rumah kaca.
(Bayong, T.H.K, 2004, hlm 265)
Cuaca adalah keadaan keadaan fisis atmosfer pada suatu tempat pada suatu saat.
Keadaan fisis atmosfer ini dinyatakan atau diungkapkan dengan hasil pengukuran atau
pengamatan berbagai unsur cuaca seperti suhu, curah hujan, tekanan, kelembapan, laju
serta arah angin, perawanan, penyinaran matahari dan lainnya. Sedangkan iklim adalah
keadaan yang mencirikan atmosfer pada suatu daerah dalam jangka waktu yang cukup
lama, yaitu kira-kira 30 tahun. Jangka waktu tersebut dipilih cukup lama untuk
melicinkan atau meratakan fluktuasi skala kecil . Keadaan karakteristik atau mencirikan
tersebut di atas diungkapkan dengan hasil pengukuran atau pengamatan berbagai unsur
cuaca yang dilakukan selama periode waktu tersebut.
Iklim tidak hanya merupakan rata-rata kondisi atmosfer atau rata-rata cuaca lokasi
tersebut. Lebih dari itu, untuk mengenal iklim suatu daerah perlu pula diketahui
bagaimana keadaan atmosfer berfluktuasi terhadap rata-ratanya, keadaan ekstrimnya
dan frekuensi kejadiannya.
b. Perubahan Iklim secara Eksternal dan Internal
1) Perubahan Ekternal
a) Perubahan banyaknya radiasi matahari yang mencapai puncak atmosfer
Perubahan orbit bumi mengitari matahari
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 61
Ada berbagai cara berbeda yang dapat menjelaskan konfigurasi orbit
bumi dapat mempengaruhi banyaknya radiasi yang diterima dan yang
pada gilirannya memperngaruhi iklim, yaitu:
1) Ragam eksentritas
Bentuk orbit bumi bukanlah lingkaran melainkan berbentuk elips.
Matahari berada pada salah satu fokus elips tersebut. Eksentritas
adalah ukuran besarnya penyimpangan bentuk orbit bumi dari bentuk
lingkaran.
2) Presesi dan ekuinoks
Ekuinoks adalah waktu tahun ketika matahari berada di atas
khatulistiwa. Ekuinoks terjadi dua kali dalam setahun. Paada zaman
sekarang terjadi pada 21 Maret dan 23 September. Ekuinoks ini
mengalami perubahan secara periodik, yang dinamakan presesi
ekuinoks, dan mempunyai periode 22.000 tahun.
3) Ragam kemiringan sumbu bumi
Kemiringan sumbu bumi beragam dengan periode 40.000 tahun
antara 21,8 derajat dan 24,4 derajat. Pada zaman sekarang besarnya
kemiringan 23,5 derajat dan mengalami sekitar 0,0001 derajat tiap
tahun. Makin besar kemiringan makin besar daerah kutub menghadap
matahari pada musim panas.
Keluaran matahari
Ragam keluaran matahari mengakibatkan perubahan banyaknya radiasi
matahari yang mencapai atmosfer. Ada yang berjangka waktu pendek,
menengah dan panjang. Bintik matahari menyebabkan fluktuasi keluaran
matahari dengan siklus 11 tahun, 22 tahun, 44 tahun, dan seterusnya.
Ledakan matahari juga menyebabkan fluktuasi jangka pendek dari
banyaknya dan hakekat radiasi matahari. Fluktuasi macam ini terjadi
pada spektrum radiasi matahari terutama di daerah radiasi ultraviolet dan
daerah sinar x yang terus bertambah selama kejadian ledakan matahari.
b) Perubahan distribusi daratan dan lautan
Perubahan ini disebabkan oleh pemekaran dasar lautan dan lalang benua.
Perubahan ini berarti pula bahwa ada daerah yang mendekati atau menjauhi
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 62
kutub atau khatulistiwa. Semuanya menyebabkan perubahan distribusi
energi pada permukaan bumi yang mengakibatkan perubahan sirkulasi
atmosfer umum dan akibatnya perubahan iklim. Hal ini disebabkan oleh
perbedaan sifat termal daratan dan lautan.
2) Perubahan Internal
Yang dimaksud dengan perubahan internal adalah perubahan yang terdapat di
salam sistem iklim, yang terdiri dari lima komponen ialah atmosfer, litosfer,
hidrosfer, kriosfer dan biosfer. Pertambahan karbon dioksida merupakan
perubahan internal dari sistem iklim.
(Susilo Prawirowardoyo, 1996, hlm 111)
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 63
DAFTAR PUSTAKA
Bayong, T.H.K. 2004. Klimatologi. Bandung: Penerbit ITB
Bayong, T.H.K. 2013. Ilmu Kebumian dan Antariksa. Bandung: PT. Remaja Rosdakarya
Campbel NA, Mitchell LG, Reece JB. 2004. Biologi, Jilid 3, Edisi ke-5. Manalu, W, Penerjemah; Jakarta: Penerbit Erlangga. Terjemahan dari: Biology 5th Ed.
Chang, Raymond. 2003. Kimia Dasar, Jilid 1, Edisi ke-3. Dep. Kimia ITB, Penerjemah; Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: General Chemistry: The Essential Concepts.
Cosgrove, Brian. 2010. Ensiklopedia Tematis Eyewitnwness: Cuaca. Broto Raharjo, Penerjemah; Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari Eyewitness Weather.
Neiburger, Morris, dkk., 1995. Memahami Lingkungan Atmosfer Kita, Edisi ke-2. Bandung: Penerbit ITB. Terjemahan dari Understanding Our Atmospheric Environment.
Nicholson, Sue. 2001. Cuaca. Anggia Prasetyo Putri, Penerjemah; Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari Weather.
Prawirowardoyo, Susilo. 1996. Meteorologi. Bandung: Penerbit ITB.
Simpson, Kathleen. 2008. Cuaca Ekstrem. Hera Andrayani, Penerjemah; Jakarta: Kepustakaan Populer Gramedia. Terjemahan dari Extreme Weather.
Tim Abdi Guru. 2013. IPA Terpadu untuk SMP/MTS Kelas VII. Jakarta: Penerbit Erlangga
Tim Abdi Guru. 2013. IPA Terpadu untuk SMP/MTS Kelas VIII. Jakarta: Penerbit Erlangga
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 64
Tipler. 1998. Fisika untuk Sains dan Tekhnik, Jilid 1, Edisi ke-3. Prasetio, Lea, Penerjemah; Jakarta: Penerbit Erlangga. Terjemahan dari: PHYSICS for Scientists and Engineers
Trefil, James dan Hazen, Robert. 2007. The Sciences an Integrated Approach, Edisi ke-6. USA: John Wiley & Sons, Inc.
NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Page 65