HIDROMETEOROLOGI Tatap Muka Ketiga (ATMOSFER)

Dosen :

DR. ERY SUHARTANTO, ST. MT. JADFAN SIDQI FIDARI, ST., MT

HIDROMETEOROLOGI

Tatap Muka Ketiga

(ATMOSFER)

1. Pengertian Atmosfer

 Planet bumi dapat dibagi menjadi 4 bagian :

 (lithosfer) Bagian padat yang terdiri dari tanah dan batuan.  ₍hidrosfer) Bagian cair yang terdiri dari berbagai bentuk

ekosistem perairan seperti laut, danau dan sungai.  (atmosfer) Bagian udara yang menyelimuti seluruh

permukaan bumi.

1. Pengertian Atmosfer

 Keempat komponen tersebut berinteraksi secara aktif satu sama lain, misalnya dalam siklus biogeokimia dari berbagai unsur kimia yang ada di bumi, proses transfer panas dan perpindahan materi padat.

 _{Dalam proses-proses ini, keempat komponen ini} berperan sama pentingnya, tetapi jika pembahasan ditinjau dari sudut pandang klimatologi, maka atmosfer akan ditempatkan sebagai titik sentral.

1. Pengertian Atmosfer

 Lapisan atmosfer yang menyelimuti bumi mempunyai ketebalan yang sulit untuk ditetapkan secara pasti, bukan karena tebalnya lapisan tsb sehingga sulit diukur, tetapi disebabkan oleh batas antara lapisan atmosfer bumi dengan angkasa luar (outer space) yang tidak jelas.  _{Sebagian besar ahli ilmu iklim menyepakati bahwa}

2. Komposisi Atmosfer

 Atmosfer terisi partikel-partikel halus dan ringan dari tiga kelompok bahan yaitu : gas (udara kering dan uap air), cairan (butir-butir air atau awan) dan aerosol (bahan padatan, misalnya debu).

 _{Bahan tersebut memiliki ukuran massa yang berbeda dan} tersebar pada berbagai ketinggian yang membentuk susunan yg mirip pengendapan di atmosfer.

 Partikel yang ringan berada di atas yang berat sehingga semakin mendekati permukaan bumi kerapatan partikel di atmosfer meningkat.

2. Komposisi Atmosfer

 Proses pendinginan dan pemanasan permukaan bumi berubah menurut waktu dan tempat sehingga keadaan atmosfer pun akan berubah secara demikian.

a. Udara Kering

 _{Udara kering (gas tanpa air dan aerosol) mencakup 96% dari} volume atmosfer, yang terdiri dari dua kelompok yaitu kelompok gas utama yang meliputi 99,99% volume udara kering dan sisanya 0,01% berupa kelompok gas penyerta.  _{Sebagian dari gas penyerta bersifat permanen karena tidak}

mudah mengurai.Sedangkan sebagian kecil berupa gas tidak permanen karena mudah bereaksi dengan gas lainnya.  _{Secara umum atau sebagian besar gas atmosfer hanya}

mengalami percampuran secara mekanik dan sangat jarang yang mengalami reaksi kimia.

b. Uap air

 Kandungan uap air di atmosfer mudah berubah menurut arah (horizontal dan vertikal) maupun menurut waktu.  Di daerah subtropika atau daerah temperate

kandungannya bervariasi dari 0% pada saat angin kering bertiup hingga 3% dari volume atmosfer pada saat angin laut bertiup pada musim panas (summer).

b. Uap air

 Adanya uap air akan mengubah komposisi atmosfer. Perubahan kandungan uap air (kelembaban udara) mudah terjadi. Kelembaban tinggi dapat mengurangi persentase tiga macam gas utama lainnya. Disamping itu, perubahan kelembaban udara menimbulkan perubahan unsur-unsur cuaca lainnya, seperti terbentuknya awan dan hujan.  Di atmosfer, uap air terdapat pada lapisan troposfer yang

merupakan lapisan terbawah atmosfer. Lapisan ini mencakup ketinggian 8 km di kutub dan 16 km di ekuator, atau rata-rata 12 km.

b. Uap air

 Jumlah uap air selalu berubah karena terjadinya penguapan dan kondensasi secara terus menerus.  Sumber uap air utama adalah lautan.

 _{Hasil kondensasi berupa awan merupakan sumber}

c. Aerosol

 Berbagai partikel halus dari bahan padat di bumi sebagian terangkat ke atmosfer dan membentuk aerosol.

 Bahan tersebut diantaranya adalah garam laut, debu, asap dan mikro organisme (virus, bakteri, spora).

 Ketinggian jelajah aerosol dan periode keberadaannya di atmosfer tergantung pada massanya, pemanasan dan pendinginan di permukaan bumi, serta angin.

c. Aerosol

Jenis Kandungan Sumber

Debu 20 % Terutama daerah kering Kristal garam 40 % Pecahan ombak lautan

3. Struktur Lapisan Atmosfer

 Sebagian besar bahan pengisi atmosfer adalah gas yang mudah mampat dan mengembang.

 Medan gravitasi bumi cenderung menarik seluruh bahan atmosfer ke permukaan bumi.

 Akibatnya, kerapatan partikel atmosfer meningkat dengan makin berkurangnya ketinggian.

 Massa dan tekanannya pun meningkat semakin dekat permukaan bumi

3. Struktur Lapisan Atmosfer

 _{Karena bagian terbesar bahan pengisi atmosfer berada di}

bagian bawah, maka perubahan massa atmosfer terhadap ketinggian pada bagian bawah relatif cepat. Atmosfer setinggi 5,5–5,6 km telah mencakup 50% dari massa total dan pada ketinggian 40 km telah mencakup 99,99%.

3. Struktur Lapisan Atmosfer

 Pelapisan atmosfer juga dapat digambarkan dengan

perubahan tekanan udara pada berbagai ketinggian, dinyatakan dalam persen terhadap tekanan udara normal di permukaan bumi (tabel berikut)

 _{Perubahan suhu udara di atmosfer secara vertikal} (menurut ketinggian) berbeda-beda yang dapat

dikelompokkan menjadi tiga hal. Perubahan suhu (dT) terhadap ketinggian (dz) dinyatakan oleh dT/dz.

3. Struktur Lapisan Atmosfer

Ketinggian (km dpl) Tekanan Udara (%)

0 100

5,6 50

16,2 10

31,2 1

48,1 0,10 65,1 0,01 79,2 0,001

3. Struktur Lapisan Atmosfer

 Pelapisan atmosfer juga dapat digambarkan dengan

perubahan tekanan udara pada berbagai ketinggian, dinyatakan dalam persen terhadap tekanan udara normal di permukaan bumi (tabel berikut)

 _{Perubahan suhu udara di atmosfer secara vertikal} (menurut ketinggian) berbeda-beda yang dapat

dikelompokkan menjadi tiga hal. Perubahan suhu (dT) terhadap ketinggian (dz) dinyatakan oleh dT/dz.

3. Struktur Lapisan Atmosfer

a. dT/dz > 0 suhu naik, dengan bertambahnya ketinggian. Hal ini disebutinversi suhu.

b. dT/dz = 0 suhu tetap walaupun ketinggian berubah. Hal ini disebutisotermal.

3. Struktur Lapisan Atmosfer

 Sedangkan berdasarkan sifat perubahan suhu menurut ketinggian dari bawah ke atas, terdapat empat lapisan utama atmosfer sebagai berikut :

A. Troposfer dengan puncaknya tropopause.

B. Stratosfer dengan puncaknya stratopause. C. Mesosfer dengan puncaknya mesopause.

D. Termosfer

A. Troposfer

 Beberapa ciri khas dari lapisn terbawah atmosfer ini diantaranya adalah :

1) Terdapat pada ketinggian mulai dari permukaan laut hingga ketinggian 8 km didaerah kutub dan 16 km di ekuator. Rata-rata ketinggian puncak troposfer seluruh dunia adalah 12 km.

2) Satu-satunya lapisan atmosfer yang mengandung air

A. Troposfer

3. Ruang terjadinya sirkulasi dan turbulensi seluruh bahan atmosfer sehingga menjadi satu-satunya lapisan yang mengalami pembentukan dan perubahan cuaca seperti: angin, awan, presipitasi, badai, kilat dan guntur.

4. Kecepatan angin bertambah dengan naiknya ketinggian dan di troposfer ini pemindahan energi berlangsung. Radiasi surya menyebabkan pemanasan permukaan bumi yang selanjutnya panas tersebut diserap oleh air untuk berubah menjadi uap. Oleh proses evaporasi energi panas diangkat oleh uap air ke lapisan atas yang lebih tinggi berupa panas laten.

A. Troposfer

Setelah terjadi pendinginan akhirnya berlangsung proses kondensasi, uap air berubah menjadi titik-titik air pembentuk awan, sedangkan panas latennya dilepas memasuki atmosfer dan menaikkan suhunya.

5. Pada lapisan ini suhu udara turun dengan

A. Troposfer

6. Pada atmosfer normal, suhu troposfer berubah dari

15˚C pada permukaan laut menjadi -60˚C di puncak troposfer.

7. Tekanan dan kerapatan udara di permukaan laut masing-masing adalah 1013,2 mb dan 1,23 kg m-3_.

Gejalalapse rateberhenti pada ketinggian 8 km di atas kutub dan sekitar 16 km di atas ekuator. Ketinggian tersebut disebut tropopause, yaitu lapisan ketinggian atmosfer dengan dT/dz = 0. Pada lapisan ini turbulensi udara tidak terjadi.

B. Stratosfer

 Beberapa ciri khas lapisan ini adalah sebagai berikut :

1. Lapisan ini merupakan lapisan kedua dari bawah setelah troposfer.

2. Kisaran ketinggiannya antara 12-50 km di atas permukaa laut.

3. Terdiri dari 3 wilayah yaitu :

a. Stratosfer bawah : 12-20 km daerah isotermis

b. Stratosfer tengah : 20-35 km daerah inversi suhu

B. Stratosfer

4. Lapisan ini tidak mengalami turbulensi maupun

sirkulasi

5. Stratosfer merupakan lapisan atmosfer utama yng

mengandung ozon.

Kadar ozon di atmosfer sangat kecil yaitu hanya 6x10-7

volume total atmosfer tetapi peranannya sangat besar untuk melindungi bumi dari radiasi ultra violet yang berlebihan. Radiasiultra violet(uv) yang tinggi

berbahaya bagi makhluk hidup misalnya dapat menyebabkan kanker kulit pada manusia

B. Stratosfer

 Gas ozon tersebar dalam wilayah ketinggian 12-50 km.  Sifatnya labil, mudah terurai kembali secara mekanis

melalui tumbukan dengan partikel lainnya, maupun terurai melalui reaksi fotokimia oleh radiasiuvyang mempunyai kerapatan fluks yang tinggi.

 Proses pembentukan dan penguraiannya mencapai kesetimbangan hingga membentuk lapisan ozon  Konsentrasi gas O₃ tertinggi berada antara ketinggian

B. Stratosfer

 Beberapa kesimpulan lainnya adalah :

1) Semakin menjauhi kutub utara, kadar ozon berkurang.

2) Kadar ozon tertinggi di ekuator tercapai pada bulan Juni saat matahari berada di sekitar kedudukan deklanasi maksimum utara (23,5˚LU). Konsentrasi ozon pada periode tersebut 240 x 10-3_{cm atau berkisar}

53% kadar ozon maksimum di kutub utara.

3) Semakin mendekati musim dingin kadar ozon

meningkat.

C. Mesosfer

 _{Lapisan atmosfer ketiga dari bawah ini memiliki beberapa ciri} khas sebagai berikut :

1. Ketinggian 50-80 km.

2. Perubahan suhu terhadap ketinggian (dT/dz) adalahlapse

rate.

3. Suhu udara sekitar -5˚C pada dasar lapisan hingga -95˚C pada puncaknya.

D. Termosfer

 _{Lapisan teratas atmosfer ini ditandai oleh beberapa ciri} sebagai berikut :

1. Ketinggian lapisan mulai sekitar 80 km hingga batas

yang sulit ditentukan karena sangat jarangnya partikel gas yang mencapai lapisan ini. Sebagian ilmuwan menyatakan puncaknya mencapai 100 km tetapi ada yang menyatakan 250 km.

2. Lapisan ini terisi molekul dan atom N₂, O₂, N dan O. 3. Sifat perubahan suhu terhadap ketinggian adalahinversi

suhu.

D. Termosfer

4. Kisaran suhu dari -95˚C pada 80 km hingga -50˚C pada ketinggian 100 km, dan -38˚C pada ketinggian 110 km.

5. Lapisan tempat berlangsungnya proses ionisasi gas N₂

4. Peranan Atmosfer

a) Atmosfer merupakan sumber gas dan air presipitasi.

b) Atmosfer adalah penyaring (filter) radiasi surya

sehingga kualitas spektrum yang sampai ke permukaan bumi tidak bersifat merusak organ tubuh makhluk hidup.

c) Pada sistem neraca energi radiasi, atmosfer merupakan penyangga (buffer) sehingga permukaan bumi

terhindar dari pemanasan dan pendinginan yang berlebihan.

d) Pada proses fisika di permukaan bumi, atmosfer

pengatur kelestarian mekanisme cuaca dan iklim.

4. Peranan Atmosfer

 Untuk memenuhi keperluan metabolisme makhluk hidup, atmosfer merupakan sumber gas CO₂dan O₂ yang berlimpah. Proses fotosintesis pada tumbuhan di seluruh permukaan bumi akan mengurangi CO₂dan menambah kandungan O₂. Sedangkan respirasi akan mengakibatkan hal yang sebaliknya.

4. Peranan Atmosfer

 Penambahan gas CO₂semakin dikhawatirkan dengan meluasnya penggunaan bahan bakar untuk berbagai keperluan dan juga semakin intensifnya peristiwa kebakaran hutan di dunia.

 _{Apabila gangguan terhadap kesetimbangan alamiah pada} lingkungan ini tidak dapat diatasi, diperkirakan suhu udara akan semakin meningkat yang diikuti perubahan iklim beserta dampa-dampak lainnya.

4. Peranan Atmosfer

 _{Peningkatan kandungan CO2di atmofer dari 320 ppm} menjadi 370 ppm diperkirakan akan menyebabkan kenaikan suhu udara sekitar 0,5˚C. Diduga peningkatan CO2ini akan

terus berlangsung apabila tidak dilakukan pencegahan dan tidak ada faktor yang menghambat.

 _{Radiasi surya yang memasuki atmosfer mengalami} penyaringan terutama pada spektrumuv. Proses tsb