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. 1302588

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)


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.


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.


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


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.


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


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.


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.


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


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.


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.


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.


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


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


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


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



Gambar 10


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


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


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


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.


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.


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


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


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.


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


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


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.


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


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)


3.9 Mendeskripsikan pencemaran dan dampaknya bagi makhluk hidup

Indikator Konsep


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.


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


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.


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


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


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


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


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.



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)


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


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


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.


Gambar 16 Pemanasan Global

http://2.bp.blogspot.com/-LFWu5g6NBiU/T19X-i5z4wI/AAAAAAAAABQ/5TG9SKW0QUE/s1600/rmh+kca.png

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


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.


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


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


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


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


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


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.


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,


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.


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


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


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.


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)


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


(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)


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.


3. Perubahan Iklim

NUR INAYAH SYAR – KELAS A – NIM. 1302588Perubahan 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


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.


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).


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.


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


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


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)


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


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.


seleksi materi cuaca

Documents