Perubahan Suhu Global Akibat Gas Rumah Kaca

Lampiran 1 Tabel daftar literatur perubahan iklim global

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Metode Paleoklimatologi untuk

4.4 Perubahan Suhu Global Akibat Gas Rumah Kaca

Gas rumah kaca diartikan sebagai gas yang terdapat di atmosfer yang dapat menyerap dan memancarkan radiasi. Proses tersebut merupakan penyebab mendasar dari efek rumah kaca (Prather dan Ehhalt 2001). Efek rumah kaca adalah fenomena alam yang mengisolasi bumi dari udara di luar angkasa. Radiasi matahari yang datang akan diserap dan dipancarkan kembali oleh bumi, maka dengan adanya gas rumah kaca maka tidak semua panas dari radiasi tersebut keluar dari atmosfer sehingga bumi berada pada suhu yang nyaman untuk ditinggali (UMCH 2010).

Seiring dengan meningkatnya kegiatan industri semenjak revolusi industri pada tahun 1750, konsentrasi gas rumah kaca mengalami peningkatan. Efek rumah kaca menyebabkan peningkatan rata-rata suhu global (pemanasan global). Peningkatan suhu tergambar pada Gambar 6. Garis merah yang merupakan nilai rataan di setiap tahunnya mengalami variasi yang semakin lama semakin meningkat. Kenaikan tersebut terus terjadi seiring dengan semakin tingginya peningkatan konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer. Laporan IPCC tahun 2007 mengemukakan bahwa selama 100 tahun terakhir (1906-2005) temperatur permukaan bumi rata-rata telah naik sekitar 0.74^oC, dengan pemanasan yang lebih besar pada daratan dibandingkan lautan. Tingkat pemanasan rata-rata selama 50 tahun terakhir hampir dua kali lipat dari yang terjadi pada 100 tahun terakhir diakibatkan oleh peningkatan konsentrasi gas rumah kaca di atmosfer.

Grafik (Gambar 6) menunjukan rata-rata suhu tahunan menurun yaitu pada periode

1940–1970. Pada periode ini suhu justru mengalami penurunan ketika konsentrasi CO2 dan gas rumah kaca lainnya mengalami peningkatan. Hal ini dipengaruhi oleh aktivitas matahari (siklus bintik matahari) yang juga mengalami penurunan selama siklusnya.

Aktivitas matahari dan anomali suhu memiliki korelasi yang positif dan berpengaruh terhadap fluktuasi suhu global (Sibian et al. 2005). Pada tahun 1950 diketahui bahwa siklus bintik matahari mengalami titik minimum dan baru meningkat mencapai titik maksimum pada tahun 1970. Selain itu revolusi nuklir yang terjadi pasca perang dunia ke dua (1945) dan letusan besar Gunung Agung di Bali (1963) juga turut menyumbangkan beberapa ton aerosol ke atmosfer sehingga radiasi yang masuk terhalang dan suhu global menurun pada periode 1940-1970 (Leurox 2005).

Perubahan iklim sebagai implikasi pemanasan global yang disebabkan oleh kenaikan gas-gas rumah kaca terutama karbon dioksida (CO2) dan metana (CH4), mengakibatkan dua hal utama yang terjadi di lapisan atmosfer paling bawah, yaitu fluktuasi curah hujan yang tinggi dan kenaikan muka laut (Susandi et al. 2008). Mahmud dalam jurnalnya pada tahun 2007 juga memroyeksikan emisi dengan menggunakan mode MAGICC (Model for the Assessment of Green-house-gas Induced Climate Change). Jurnal ini menyatakan bahwa konsentrasi CO2 pada tahun 2050 akan naik menjadi 512 ppm. Konsentrasi CH4 mengalami kenaikan menjadi 2300 ppb. Akibatnya kondisi temperatur naik sebesar 1.45°C, dan tinggi muka laut juga mengalami kenaikan sebesar 16 cm

Gambar 6 Parubahan suhu global dari tahun 1850- 2007 (Hutton 2010).

Per u b ah an Su h u ( o C) Tahun

Tabel 7 Konsentrasi gas rumah kaca sebelum dan sesudah revolusi industri (IPCC 2007) Gas Konsentrasi sebelum revolusi industri Konsentrasi tahun 2005 Peningkatan pertahun Masa hidup di atmosfer CO2 280 ppm 379ppm 1.5 ppm/th 5 -200 th CH4 700 ppb 1,774 ppb 7.0 ppb/th 12 th N2O 270 ppb 319 ppb 0.8 ppb/th 114 th CFC-11 0 251ppt 1.4 ppt/th 45 th HFC-23 0 18 ppt 0.55 ppt/th 260 th CF4 40 ppt 74ppt 1 ppt/th >50,000 th

Pengaruh masing-masing gas rumah kaca terhadap terjadinya efek rumah kaca bergantung pada besarnya kadar gas rumah kaca di atmosfer, waktu tinggal di atmosfer, dan kemampuan penyerapan energi. Waktu tinggal gas rumah kaca di atmosfer juga mempengaruhi efektivitasnya dalam menaikkan suhu. Pada tahun 2005 konsentrasi CO2 meningkat hingga mencapai 379 ppm memiliki kontribusi besar dalam menaikkan suhu global karena waktu tinggalnya yang mencapai 200 tahun. Gas CF4 memiliki waktu tinggal yang sangat lama di atmosfer (>50,000 tahun), dan nilai konsentrasi yang cukup besar (74 ppt) menyebabkan gas tersebut memiliki kontribusi yang besar dalam meningkatkan suhu global jika terus menunpuk di atmosfer. Gas lain yang juga berpengaruh pada efek rumah kaca adalah H2O. Kelimpahan zat ini sangat besar di atmosfer yaitu sebesar 0.3% massa atmosfer. Masa hidup has ini hanya 10 hari maka H20 tidak dianggap efektif dalam menaikan suhu global (Gavin 2005). Semakin panjang waktu tinggal gas di atmosfer, dan semakin besar peningkatan konsentrasinya maka semakin efektif pula pengaruhnya terhadap kenaikan suhu (Sugiyono 2009).

Global Warming Potential

Setiap gas rumah kaca mempunyai potensi pemanasan global (Global Warming Potential - GWP) yang diukur secara relatif berdasarkan emisi CO2 dengan nilai GWP 1. Semakin besar nilai GWP makin bersifat merusak (Sugiyono 2009). GWP merupakan ukuran berapa banyak suatu massa gas rumah kaca diperkirakan berkontribusi pada pemanasan global. GWP adalah skala relatif yang membandingkan gas rumah kaca lain dengan massa CO2. Nilai dari GWP dihitung selama suatu interval tertentu dan selang waktu tertentu (IPCC 2001).

Tiga hal yang mempengaruhi nilai GWP antara lain:

Penyerapan radiasi inframerah Lokasi spektral panjang gelombang penyerap

Waktu gas tersebut bertahan di atmosfer

Secara ilmiah GWP didefinisikan sebagai integrasi radiative forcing dalam jangka waktu tertentu dan dibandingkan dengan gas relatif tertentu (IPCC 2007).

…….(5) TH (Time Horizon) adalah lamanya waktu yang dihitung, adalah efisiensi radiasi karena kenaikkan kelimpaha gas tersebut di atmosfer, dan Ci(t) adalah waktu yang dibutuhkan gas tersebut dengan kelimpahan tertentu bertahan di atmosfer (life-time). Sedangkan dan Cr(t) merupakan parameter yang sama dari gas relatif..

Dibandingkan dengan gas relatif CO2 ,

CH4 memiliki nilai GWP sebesar 25 yang menunjukkan potensinya dalam global warming adalah 25 kali lebih besar dari CO2. Sama halnya dengan N2O yang memiliki nilai GWP 298,yang berarti N2O memiliki potensi untuk menaikan suhu global sebesar 298 kali dari potensi CO2 dalam menaikan suhu global. Gas selain CO2 pada Tabel 8 memiliki nilai GWP yang lebih besar dan lebih bersifat merusak. Akan tetapi, peningkatan konsentrasi CO2 dan waktu tinggalnya di atmosfer tetap dianggap ancaman terbesar penyebab pemanasan global. Selain GWP, parameter lain yang menggambarkan pengaruh gas rumah kaca terhadap perubahan iklim yang biasanya diindikasikan dengan kenaikan suhu adalah radiative forcing.

Tabel 8 Komponen gas rumah kaca dan potensinya terhadap pemanasan global untuk TH (Time Horizon) 100 tahun dengan CO2 sebagai gas relatif (IPCC 2007)

Komponen GRK ^{Potensi Pemanasan}

Global (GWP)

Carbon Dioxide (CO2) 1

Methane (CH4) 25 Nitrous Oxide (N2O) 298 Hydrofluorocarbons (HFC) 124 – 14.800 Perfluorocarbons (PFC) 7.390 – 12.200 Sulfur Hexafluoride 22.800 Radiative Forcing

Radiative forcing merupakan sebuah index dari faktor yang bertindak sebagai sebuah mekanis potensial yang mengubah keseimbangan output dan input energi. Index ini bernilai negatif (-) apabila faktor mengubah suhu menjadi lebih dingin dan bernilai positif (+) untuk perubahan suhu ke arah lebih panas (IPCC 2007).

Kesetimbangan energi radiasi matahari diperoleh dari selisih nilai radiasi matahari yang masuk ke bumi melalui radiasi gelombang pendek dengan nilai radiasi matahari yang diemisikan oleh bumi dalam bentuk radiasi gelombang panjang. Apabila selisih nilai tersebut bernilai nol, maka kesetimbangan energi radiasi matahari tercapai (Nahas 2010). Jika selisih nilai tersebut bernilai positif, artinya lebih banyak energi radiasi matahari yang diserap, maka hal ini dinamakan dengan positive feedback. Dampak dari positive feedback adalah naiknya temperatur rata-rata permukaan bumi yang mengarah terhadap terjadinya

pemanasan secara global (global warming). Sebaliknya, jika lebih banyak radiasi matahari yang diemisikan oleh permukaan bumi, maka hal ini disebut dengan negative feedback yang berdampak pada turunnya temperatur rata-rata permukaan bumi (global dimming).

Tabel 9 menjelaskan beberapa komponen radiative forcing serta nilai indexnya masing-masing. Nilai radiative forcing untuk gas rumah kaca seperti CO2 dan CH4

berniai positif, sedangkan ozon bernilai positif di bagian troposfer dan negatif di bagian stratosfer. Uap air yang terkandung di stratosfer bernilai positif.

Radiative forcing dinyatakan sebagai jumlah energi per satuan luas, per satuan waktu energi yang diserap gas rumah kaca atau yang hilang. Nilai RF (Radiative Forcing) untuk aerosol juga benilai negatif. Total RF yang diakibatkan faktor anthropogenic sebesar 1.6 Wm^-2, sedangkan total nilai RF yang disebabkan faktor natural hanya sebesar 0.12 Wm^-2 Tabel 9 Nilai komponen radiative forcing (IPCC 2007)

Factor RF Component RF (Wm-2) Total net

(Wm-2)

Anthropogenic Long-life

gases

CO

2

1.66 1.61

N

2

O 0.48

CH

4

0.16

Halokarbon 0.34

Ozon Stratospheric -0.05

Tropospheric 0.35

Stratospheric H

2

O from CH

4

0.07

Surface

Albedo

Land use -0.2

Black carbon on

snow

0.1

Aerosol direct effect -0.5

cloud albedo

effect

-0.7

Linier contrails -0.1

Tabel 10 Nilai konstanta dan beberapa rumusan untuk menentukan nilai radiative forcing (Mhyre 1998)

Jenis gas Persamaan radiative forcing, ΔF (Wm

−2

) Konstanta

CO

2

ΔF= α ln(C/C0) α=5.35

CH

4

ΔF= α(√ε–√ε0)–(f(M,N0)–f(M0,N 0)) α=0.036

N

2

O ΔF= α(√N–√N0)–(f(M 0,N)–f(M0,N 0)) α=0.12

CFC-11a ΔF= α(X–X0) α=0.25

CFC-12 ΔF= α(X–X0) α=0.32

Keterangan : f(ε,N) = 0.47 ln[1+2.01×10−5 (εN)0.75+5.31×10−15 ε(εN)1.52] C adalah CO2 dalam ppm M adalah CH4 dalam ppb N adalah N2O dalam ppb X adalah CFC dalam ppb Misalnya untuk karbon dioksida dengan kelimpahan pada tahun 1975 (CO2) sebesar 278 ppm dan pada tahun 2005 adalah sebesar 379 maka dengan menggunakan formula di bawah ini:

ΔF=5.35x ln (C/Co)……..…….(6) didapatkan nilai radiative forcing dengan periode perubahan kelimpahan 1975-2005 adalah sebesar 1.66 W m^-2 dan kenaikan suhu bumi sebesar 0.72^oC (IPCC 2007). Dengan kenaikan konsentrasi CO2 sebesar dua kali lipat dari konsentrasi masa revolusi industry (556 ppm), maka nilai radiative forcing CO2 sebesar 3.7 W m^-2. Nilai tersebut akan meningkatkan suhu sebesar

1.5 ^oC dengan menggunakan persamaan (4)

seperti di bawah ini:

dT = 1.5^o

Nilai di atas sebanding dengan perkiraan

IPCC (2001) menunjukkan bahwa

peningkatan konsentrasi CO2 dua kali lipat

akan diikuti oleh peningkatan temperatur

udara rata-rata sebesar 1.5-4.5^oC.

4.5 Analisis Kecenderungan Suhu dan