Fadli Fimantaka

X7 / 11

A. PENGERTIAN

Atmosfer adalah lapisan gas yang melingkupi sebuah planet, termasuk bumi, dari permukaan planet tersebut sampai jauh di luar angkasa. Di bumi, atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah, sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi. Atmosfer tersusun atas beberapa lapisan, yang dinamai menurut fenomena yang terjadi di lapisan tersebut. Transisi antara lapisan yang satu dengan yang lain berlangsung bertahap. Studi tentang atmosfer mula-mula dilakukan untuk memecahkan masalah cuaca, fenomena pembiasan sinar matahari saat terbit dan tenggelam, serta kelap-kelipnya bintang. Dengan peralatan yang sensitif yang dipasang di wahana luar angkasa, kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih baik tentang atmosfer berikut fenomena-fenomena yang terjadi di dalamnya.

Atmosfer Bumi terdiri atas nitrogen (78.17%) dan oksigen (20.97%), dengan sedikit argon (0.9%), karbondioksida (variabel, tetapi sekitar 0.0357%), uap air, dan gas lainnya. Atmosfer melindungi kehidupan di bumi dengan menyerap radiasi sinar ultraviolet dari matahari dan mengurangi suhu ekstrem di antara siang dan malam. 75% dari atmosfer ada dalam 11 km dari permukaan planet.

B. LAPISAN-LAPISAN ATMOSFER

Troposfer

Lapisan ini berada pada level yang terendah, campuran gasnya paling ideal untuk menopang kehidupan di bumi. Dalam lapisan ini kehidupan terlindung dari sengatan radiasi yang dipancarkan oleh benda-benda langit lain. Dibandingkan dengan lapisan atmosfer yang lain, lapisan ini adalah yang paling tipis (kurang lebih 15 kilometer dari permukaan tanah). Dalam lapisan ini, hampir semua jenis cuaca, perubahan suhu yang mendadak, angin tekanan dan kelembaban yang kita rasakan sehari-hari berlangsung. Suhu udara pada permukaan air laut sekitar 27 derajat Celsius, dan semakin naik ke atas, suhu semakin turun. Dan setiap kenaikan 100m suhu berkurang 0,61 derajat Celsius (sesuai dengan Teori Braak). Pada lapisan ini terjadi peristiwa cuaca seperti hujan, angin, musim salju, kemarau, dsb.

Ketinggian yang paling rendah adalah bagian yang paling hangat dari troposfer, karena permukaan bumi menyerap radiasi panas dari matahari dan menyalurkan panasnya ke udara. Biasanya, jika ketinggian bertambah, suhu udara akan berkurang secara tunak (steady), dari sekitar 17℃ sampai -52℃. Pada permukaan bumi yang tertentu, seperti daerah pegunungan dan dataran tinggi dapat menyebabkan anomali terhadap gradien suhu tersebut.

Di antara stratosfer dan troposfer terdapat lapisan yang disebut lapisan Tropopause, yang membatasi lapisan troposfer dengan stratosfer.

Stratosfer

Perubahan secara bertahap dari troposfer ke stratosfer dimulai dari ketinggian sekitar 11 km. Suhu di lapisan stratosfer yang paling bawah relatif stabil dan sangat dingin yaitu - 70oF atau sekitar - 57oC. Pada lapisan ini angin yang sangat kencang terjadi dengan pola aliran yang tertentu.Disini juga tempat terbangnya pesawat. Awan tinggi jenis cirrus kadang-kadang terjadi di lapisan paling bawah, namun tidak ada pola cuaca yang signifikan yang terjadi pada lapisan ini.

Dari bagian tengah stratosfer keatas, pola suhunya berubah menjadi semakin bertambah semakin naik, karena bertambahnya lapisan dengan konsentrasi ozon yang bertambah. Lapisan ozon ini menyerap radiasi sinar ultra ungu. Suhu pada lapisan ini bisa mencapai sekitar 18oC pada ketinggian sekitar 40 km. Lapisan stratopause memisahkan stratosfer dengan lapisan berikutnya.

Mesosfer

Kurang lebih 25 mil atau 40km diatas permukaan bumi terdapat lapisan transisi menuju lapisan mesosfer. Pada lapisan ini, suhu kembali turun ketika ketinggian bertambah, sampai menjadi sekitar - 143oC di dekat bagian atas dari lapisan ini, yaitu kurang lebih 81 km diatas permukaan bumi. Suhu serendah ini memungkinkan terjadi awan noctilucent, yang terbentuk dari kristal es.

Termosfer

Transisi dari mesosfer ke termosfer dimulai pada ketinggian sekitar 81 km. Dinamai termosfer karena terjadi kenaikan temperatur yang cukup tinggi pada lapisan ini yaitu sekitar 1982oC. Perubahan ini terjadi karena serapan radiasi sinar ultra ungu. Radiasi ini menyebabkan reaksi kimia sehingga membentuk lapisan bermuatan listrik yang dikenal dengan nama ionosfer, yang dapat memantulkan gelombang radio. Sebelum munculnya era satelit, lapisan ini berguna untuk membantu memancarkan gelombang radio jarak jauh.

Pengertian Lapisan Termosfer sebagai Lapisan Atmosfir) – Lapisan Termosfer Berada di atas mesopouse dengan ketinggian sekitar 75 km sampai pada ketinggian sekitar 650 km. Pada lapisan ini, gas-gas akan terionisasi, oleh karenanya lapisan ini sering juda disebut lapisan ionosfer. Molekul oksigen akan terpecah menjadi oksegen atomik di sini. Proses pemecahan molekul oksigen dan gas-gas atmosfer lainnya akan menghasilkan panas, yang akan menyebabkan meningkatnya suhu pada lapisan ini. Suhu pada lapisan ini akan meningkat dengan meningkaknya ketinggian. Ionosfer dibagi menjadi tiga lapisan lagi, yaitu :

1. Lapisan Udara Terletak antara 80 – 150 km dengan rata-rata 100 km dpl. Lapisan ini tempat terjadinya proses ionisasi tertinggi. Lapisan ini dinamakan juga lapisan udara KENNELY dan HEAVISIDE dan mempunyai sifat memantulkan gelombang radio. Suu udara di sini berkisar – 70° C sampai +50° C .

2. Lapisan udara F Terletak antara 150 – 400 km. Lapisan ini dinamakan juga lapisan udara APPLETON.

3. Lapisan udara atom Pada lapisan ini, benda-benda berada dalam lbentuk atom. Letaknya lapisan ini antara 400 – 800 km. Lapisan ini menerima panas langsung dari matahari, dan diduga suhunya mencapai 1200° C .

Eksosfer

Adanya refleksi cahaya matahari yang dipantulkan oleh partikel debu meteoritik. Cahaya matahari yang dipantulkan tersebut juga disebut sebagai cahaya Zodiakal

C. Komposisi Dari Atmosfer Bumi

Atmosfer tersusun oleh:

Nitrogen ( )

Oksigen ( )

Argon ( )

Air ( )

Ozon ( )

Karbondioksida ( )

D. Manfaat/Fungsi Lapisan Atmosfer Bumia. Melindungi bumi dari benda-benda angkasa yang jatuh ke bumi karena terkena

gaya gravitasi bumi.b. Melindungi bumi dari radiasi ultraviolet yang berbahaya bagi kehidupan makhluk

hidup dengan lapisan ozon.c. Mengandung gas-gas yang dibutuhkan manusia, hewan dan tumbuhan untuk

bernafas dan untuk keperluan lainnya seperti oksigen, nitrogen, karbon dioksida, dan lain sebagainya.

d. Media cuaca yang mempengaruhi awan, angin, salju, hujan, badai, topan, dan lain-lain.

E. Klasifikasi Iklim Dan Pola Curah Hujan Di Indonesia 

Untuk mendapatkan gambaran iklim suatu daerah dengan tepat tidak cukup hanya memperhatikan unsur-unsur cuaca rata rata saja, tetapi harus diperhatikan juga perubahannya sepanjang waktu.

a. MACAM-MACAM IKLIM

Terjadinya iklim yang bermacam-macam di muka bumi, disebabkan karena rotasi dan revolusi bumi dan adanya perbedaan garis lintang. Beberapa macam iklim antara lain:

1. Iklim Matahari Klasifikasi iklim matahari, didasarkan pada banyak sedikitnya sinar matahariyang diterima oleh permukaan bumi.Pembagian daerah iklimnya adalah (lihat gambar 12):

a. Daerah iklim tropis : 0o – 23,5o LU/LSb. Daerah iklim sub tropis : 23,5o – 40o LU/LSc. Daerah iklim sedang : 40o – 66,5o LU/LSd. Daerah iklim dingin : 66,5o – 90o LU/LS

2. Iklim Kodrat Pembagian iklim ini disesuaikan dengan batas kehidupan tumbuh-tumbuhan dan sebagai batas daerah iklimnya dipergunakan garis isotherm pada bulan terpanas dan terdingin selama satu tahun.

3. Iklim Koppen Iklim ini paling banyak dipergunakan orang. Klasifikasinya berdasarkan curah hujan dan temperatur. Koppen membagi iklim dalam 5 daerah iklim, dinyatakan dengan simbol huruf.

Iklim A (Iklim Hujan Tropis) Temperatur bulan terdingin tidak kurang dari 18oC, curah hujan tahunan tinggi, rata rata lebih dari 70 cm/tahun. Tumbuhan beraneka ragam.

Iklim B (Iklim Kering/Gurun) Terdapat di daerah gurun atau semiarid (steppa), curah hujan terendah 25,5 mm/tahun. Penguapan besar.

Iklim C (Iklim Sedang)Temperatur bulan terdingin 18oC sampai –3oC.

Iklim D (Iklim Salju atau Mikrothermal) Suhu rata-rata bulan terpanas lebih dari 10oC, sedangkan suhu rata rata bulan terdingin – 3oC.

Iklim E atau iklim Kutub Terdapat di diderah Arctic dan Antartika. Suhu tidak pernah lebih dari 10oC. Tidak mempunyai musim panas yang benar-benar panas.

Berdasarkan klasifikasi Koppen, sebagian besar wilayah Indonesia beriklim A, di daerah pegunungan beriklim C, dan di Puncak Jaya Wijaya beriklim E. Tipe iklim A dibagi menjadi 3 sub tipe yang ditandai dengan huruf kecil yaitu f, w dan m sehingga terbentuk tipe iklim Af, Aw dan Am.Lihat gambar 13.

Iklim Af adalah iklim A dengan curah hujan bulanan 60 mm. Hujan sepanjang tahun. Iklim Aw adalah tipe iklim A yang memiliki musim kering yang panjang (Savana). Iklim Am adalah peralihan antara Af dan Aw. Persediaan air tanah cukup sehingga

vegetasi tetap.

4. Iklim Schmidt - FergusonIklim Schmidt-Ferguson sering disebut Q model karena didasarkan atas nilai indeks nilai Q. (lihat tabel 4.) yang dihitung berdasarkan rumus sebagai berikut:

Contoh :

5. Iklim Oldeman Seperti halnya metode Schmidt-Ferguson, metode Oldeman (1975) hanya memakai unsur curah hujan sebagai dasar klasifikasi iklim. Bulan basah dan bulan kering secara berturut turut yang dikaitkan dengan pertanian untuk daerah daerah tertentu. Maka penggolongan iklimnya dikenal dengan sebutan zona agroklimat (agro-climatic classification). Misalnya jumlah curah hujan sebesar 200 mm tiap bulan dipandang cukup untuk membudidayakan padi sawah, sedangkan untuk sebagian besar palawija maka jumlah curah hujan minimal yang diperlukan adalah 100 mm tiap bulan.

Musim hujan selama 5 bulan dianggap cukup untuk membudidayakan padi sawah selama satu musim. Dalam metode ini, bulan basah didefinisikan sebagai bulan yang mempunyai jumlah curah hujan sekurang-kurangnya 200 mm. Meskipun lamanya periode pertumbuhan padi terutama ditentukan oleh jenis yang digunakan, periode 5 bulan basah berurutan dalam satu tahun dipandang optimal untuk satu kali tanam.

Jika lebih dari 9 bulan basah maka petani dapat menanam padi sebanyak 2 kali masa tanam. Jika kurang dari 3 bulan basah berurutan, maka tidak dapat membududayakan padi tanpa irigasi tambahan.

Dari tinjauan di atas, Oldeman membagi 5 daerah agroklimat utama, yaitu:

A : Jika terdapat lebih dari 9 bulan basah berurutan. B : Jika terdapat 7 – 9 bulan basah berurutan. C : Jika terdapat 5 – 6 bulan basah berurutan. D : Jika terdapat 3 – 4 bulan basah berurutan.

E : Jika terdapat kurang dari 3 bulan basah berurutan.

Bulan basah yang digunakan Oldeman adalah sebagai berikut:

a. Bulan basah apabila curah hujan lebih dari 200 mm. b. Bulan lembab apabila curah hujannya 100 -200 mm. c. Bulan kering apabila curah hujannya kurang dari 100 mm.

6. Iklim F. Junghuhn Junghuhn mengklasifikasi daerah iklim di Pulau Jawa secara vertikal sesuai dengan kehidupan tumbuh-tumbuhan, seperti yang terlihat pada gambar 14.

Pembagian daerah iklim tersebut adalah:

1. Daerah panas/tropisTinggi tempat : 0 - 600 m dari permukaan laut.Suhu : 26,3o C - 22o C.Tanaman : padi, jagung, kopi, tembakau, tebu, karet, kelapa, coklat.

2. Daerah sedangTinggi tempat : 600 m - 1500 m dari permukaan laut.Suhu : 22o C - 17,1o C.Tanaman : padi, tembakau, teh, kopi, coklat, kina, sayur-sayuran.

3. Daerah sejukTinggi tempat : 1500 - 2500 m dari permukaan laut.Suhu : 17,1o C - 11,1o C.Tanaman : kopi, teh, kina, sayur-sayuran.

4. Daerah dinginTinggi tempat : lebih dari 2500 m dari permukaan laut.Suhu : 11,1o C - 6,2o C.Tanaman : Tidak ada tanaman budidaya.

b. POLA CURAH HUJAN DI INDONESIA

Pola umum curah hujan di Kepulauan Indonesia dapat dikatakan sebagai berikut:

1. Pantai barat setiap pulau memperoleh jumlah hujan selalu lebih banyak dari pantai timur.

2. Pulau Jawa, Bali, NTB, dan NTT merupakan barisan pulau-pulau yang panjang dan berderet dari barat ke timur. Pulau-pulau ini hanya diselingi oleh selat-selat yang sempit, sehingga untuk kepulauan ini secara keseluruhan tampak seakan akan satu pulau, sehingga berlaku juga dalil, bahwa di sebelah timur curah hujan lebih kecil, kalau dibandingkan dengan sebelah barat. Sebelah barat dari jejeran pulau ini adalah pantai Barat Jawa Barat.

3. Selain bertambah jumlahnya dari timur ke barat, hujan juga bertambah jumlahnya dari dataran rendah ke pegunungan, dengan jumlah terbesar pada ketinggian 600 - 900 m.

4. Di daerah pedalaman semua pulau, musim hujan jatuh pada musim Pancaroba, demikian juga halnya di daerah-daerah rawa yang besar-besar.

5. Bulan maksimum hujan sesuai dengan letak D.K.A.T. 6. Saat mulai turunnya hujan juga bergeser dari Barat ke Timur. Pantai Barat Pulau

Sumatera sampai Bengkulu, mendapat hujan terbanyak bulan November. Lampung, Bangka, yang letaknya sedikit ke timur, pada bulan Desember. Sedangkan Jawa (utara), Bali, NTB, NTT pada bulan Januari-Februari, yang letaknya lebih ke timur lagi.

7. Sulawesi Selatan bagian timur, Sulawesi Tenggara, Maluku Tengah mempunyaimusim

hujan yang berbeda, yaitu Mei-Juni. Justru pada waktu bagian lain Kepulauan Indonesia ada pada musim kering. Batas wilayah hujan Indonesia Timur kira-kira terdapat pada 120o bujur timur.

F. Cuaca dan Iklim

Cuaca dan iklim merupakan dua kondisi yang hampir sama tetapi berbeda pengertian khususnya terhadap kurun waktu. Cuaca merupakan bentuk awal yang dihubungkan dengan penafsiran dan pengertian akan kondisi fisik udara sesaat pada suatu lokasi dan suatu waktu, sedangkan iklim merupakan kondisi lanjutan dan merupakan kumpulan dari kondisi cuaca yang kemudian disusun dan dihitung dalam bentuk rata-rata kondisi cuaca dalam kurun waktu tertentu (Winarso, 2003). Menurut Rafi’i (1995) Ilmu cuaca atau meteorologi adalah ilmu pengetahuan yang mengkaji peristiwa-peristiwa cuaca dalam jangka waktu dan ruang terbatas, sedangkan ilmu iklim atau klimatologi adalah ilmu pengetahuan yang juga mengkaji tentang gejala-gejala cuaca tetapi sifat-sifat dan gejala-gejala tersebut mempunyai sifat umum dalam jangka waktu dan daerah yang luas di atmosfer permukaan bumi.

Trewartha and Horn (1995) mengatakan bahwa iklim merupakan suatu konsep yang abstrak, dimana iklim merupakan komposit dari keadaan cuaca hari ke hari dan elemen-elemen atmosfer di dalam suatu kawasan tertentu dalam jangka waktu yang panjang. Iklim bukan hanya sekedar cuaca rata-rata, karena tidak ada konsep iklim yang cukup memadai tanpa ada apresiasi atas perubahan cuaca harian dan perubahan cuaca musiman serta suksesi episode cuaca yang ditimbulkan oleh gangguan atmosfer yang bersifat selalu berubah, meski dalam studi tentang iklim penekanan diberikan pada nilai rata-rata, namun penyimpangan, variasi dan keadaan atau nilai-nilai yang ekstrim juga mempunyai arti penting.

Trenberth, Houghton and Filho (1995) dalam Hidayati (2001) mendefinisikan perubahan iklim sebagai perubahan pada iklim yang dipengaruhi langsung atau tidak langsung oleh aktivitas manusia yang merubah komposisi atmosfer yang akan memperbesar keragaman iklim teramati pada periode yang cukup panjang. Menurut Effendy (2001) salah satu akibat dari penyimpangan iklim adalah terjadinya fenomena El-Nino dan La-Nina. Fenomena El-Nino akan menyebabkan penurunan jumlah curah hujan jauh di bawah normal untuk beberapa daerah di Indonesia. Kondisi sebaliknya terjadi pada saat fenomena La-nina berlangsung.

Proses terjadinya cuaca dan iklim merupakan kombinasi dari variabel-variabel atmosfer yang sama yang disebut unsur-unsur iklim. Unsur-unsur iklim ini terdiri dari radiasi surya, suhu udara, kelembaban udara, awan, presipitasi, evaporasi, tekanan udara dan angin. Unsur-unsur ini berbeda dari waktu ke waktu dan dari tempat ke tempat yang disebabkan oleh adanya pengendali-pengendali iklim. Pengendali iklim atau faktor yang dominan menentukan perbedaan iklim antara wilayah yang satu dengan wilayah yang lain menurut Lakitan (2002) adalah (1) posisi relatif terhadap garis edar matahari (posisi lintang), (2) keberadaan lautan atau permukaan airnya, (3) pola arah angin, (4) rupa permukaan daratan bumi, dan (5) kerapatan dan jenis vegetasi. Gambar dibawah adalah gambar dari sistem iklim.

Cuaca dan 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 (Winarso, 2003). 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. Eksploitasi lingkungan yang menyebabkan terjadinya perubahan lingkungan serta pertambahan jumlah penduduk bumi yang berhubungan secara langsung dengan penambahan gas rumah kaca secara global akan meningkatkan variasi tersebut. Keadaan seperti ini mempercepat terjadinya perubahan iklim yang mengakibatkan penyimpangan iklim dari kondisi normal.

Cuaca dan iklim memiliki unsur-unsur yang sama, antara lain, suhu udara, tekanan udara, kelembapan udara, arah dan kecepatan angin, curah hujan, dan awan.1) Suhu udara (Temperatur)Temperatur udara adalah tingkat atau derajat panas dari kegiatan molekul dalam atmosfer yang dinyatakan dengan skala Celcius, Fahrenheit, atau skala Reamur.2) Tekanan UdaraTekanan udara adalah tekanan yang ditimbulkan oleh beratnya lapisan udara. Tekanan udara di suatu daerah dari waktu ke waktu senantiasa mengalami perubahan. Satuan yang digunakan untuk mengukur tekanan udara dinyatakan dengan milibar (mb). Ahli meteorologi mengukur tekanan udara dengan menggunakan barometer. 3) Kelembapan UdaraKelembapan udara adalah banyak sedikitnya uap air yang terkandung dalam udara. Alat yang digunakan untuk menghitung kelembapan udara adalah hygrometer4) AnginAngin adalah udara yang bergerak dari tekanan maksimum ke tekanan minimum. Sesuai dengan hukum Buys Ballot, “Angin bergerak dari daerah maksimum ke daerah minimum dan di belahan bumi utara berbelok ke kanan, serta di belahan bumi selatan berbelok ke kiri”. Apabila gerakan angin itu terjadi secara vertikal disebut current, sedangkan gerakan angin yang tidak teratur disebut turbulensi. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin dinamakan anemometer, satuan yang digunakan adalah knot per jam.5) AwanAwan adalah kumpulan tetesan air di udara. Awan terjadi karena adanya pengembunan (kondensasi) uap air di udara yang melampaui titik jenuh. 6) HujanPanas matahari menyebabkan air di permukaan bumi menguap. Air di permukaan bumi yang terdapat di laut, danau, rawa, sungai, salju, kolam, tambak, sawah, dan tanah yang basah mengalami penguapan menyebabkan udara menjadi lembap. Apabila penguapan ini terjadi terus-menerus, uap air akan berubah menjadi awan. Pembentukan awan yang terjadi terus-menerus menyebabkan awan menjadi semakin tebal, lalu berubah menjadi butir-butir air dan

akhirnya jatuh ke permukaan bumi sebagai hujan.