Kimia Atmosfer (Pelarut atau Berpartisipasi dalam Reaksi)
Hasil studi epidemiologi mcnunjukkan bahwa peningkatan mendadak kasus pencemaran udara juga akan meningkatkan angka kasus kesakitan dan kematian akibat penyakit saluran pemapasan. Pada situasi tertentu, gas CO
Gas Sulfur Dloksida Gas sulfur oksida merupakan gas pencemar di udara yang konsentrasinya paling tinggi di daerah kawasan industri dan daerah perkotaan. Gas ini dihasilkan dari sisa pembakaran batubara dan bahan bakar minyak. Di dalam setiap survei pencemaran udara, gas ini selalu diperiksa.
Indeks Asap. Berikut cara penggunaan indeks asap (smoke atau selling index): Sampel udara disaring dengan sejenis kertas (paper tape) dan diukur densitasnya dengan alat fotoelektrik meter. Hasil pengukuran dinyatakan dalam satuan Coh Units per 1000 linear feet dari sampel udara. Indeks asap ini sangat bervariasi dari hari ke hari dan bergantung pada perubahan iklim. Partikel Debu Partikel-partikel berupa debu dan arang dari hasil pembakaran sampah dan industri merupakan salah satu indikator yang dipergunakan untuk mengukur derajat pencemaran udara. Hasil pengukuran dinyatakan dalam satuan miligram atau mikrogram partikel per meter kubik udara. Parameter Lain untuk Indikator Pencemaran Udara
Berikut beberapa parameter lain yang dapat digunakan untuk menentukan derajat pencemaran udara yang terjadi.
1.Karbon monoksida
Karbon monoksida dapat juga dipakai sebagai parameter untuk indikator pencemaran udara, terutama yang diakibatkan oleh pembakaran bahan bakar minyak oleh kendaraan bermotor.
Oksidan, misalnya saja ozon (03), dihasilkan akibat kerja sinar matahari terhadap asap pembuangan kendaraan bermotor di kota-kota besar.
3.Nitrogen dioksida
Nitrogen dioksida merupakan gas yang dihasilkan baik akibat kegiatan manusia maupun akibat proses alam semacam aktivitas gunung berapi. Gas ini dapat dipakai sebagai indikator pencemaran udara.
4.Timah hitam atau timbale
Sering dipakai sebagai bahan untuk menambah kekuatan dan kecepatan mobil dan biasanya ditambah ke dalam bahan bakar bensin.
Udara pada lingkungan tercemar oleh zat-zat polutan sehingga tidak bersih lagi dan merupakan gangguan bagi makhluk hidup/manusia sekitarnya. Dengan kemajuan teknologi pada masa kini, polusi udara telah menimbulkan banyak kekhawatiran terutama di daera daerah industri. Dengan demikian pencegahan merupakan hal yang perlu diutamakan. Biaya pencegahan relatif tidak seberapa bila dibandingkan dengna akibat penyakit ini.
Racun hama boleh dikatakan tidak ada antidotumnya, maka pencegahan merupakan hal yang peting untuk menghidarkan terjadinya pencemaran oleh racun ini. Yang perlu diperhatikan dalam penggunaan racun ini adalah:
1.Penyimpanan racun
Racun hendaknya disimpan dalam wadah-wadah yang diberi tanda dan tertutup serta dalam lemari yang terkunci jangan meletakkan racun dekta makanan tempat bekas racun harus dibakar jangan menimpan racun di botol atau tempat-tempat yang bisa dipakai untuk tempat makanan
Memakai pakaian pelindung lainnya seperti sarung tangan, kacamata, selama bekerja dengan racun.
Cara pencegahan lainnya
Menyemprot searah dengan arah angin waktu kerja jangan lebih dari 4-5 jam mandi. bersihkan diri setelah menyemprot hama alat penyemprot harus memenuhi syart untuk keselamatan kerja pemeriksaan kesehatan secara berkala oleh para petugas kesehatan.
Efek Positif dan Negatif dari Pencemaran Udara yaitu :
1.Efek Negatif
Dari segi kesehatan dampak pencemaran udara oleh debu bisa menyebabkan penyakit paru-paru (bronchitis) serta penyakit saluran pernapasan lainnya. Sedangkan dampak pencemar udara oleh zat kimia seperti Karbon Monoksida bisa menyebabkan gangguan kesehatan pada hemoglobin (metaloprotein pengangkut oksigen yang mengandung besi dalam sel darah merah). Dan selain itu penyakit yang timbul adalah ISPA (infeksi saluran pernapasan akut), termasuk di antaranya, asma, bronkitis, dan gangguan pernapasan lainnya. Beberapa zat pencemar dikategorikan sebagai toksik dan karsinogenik.
Studi ADB memperkirakan dampak pencemaran udara di Jakarta yang berkaitan dengan kematian prematur, perawatan rumah sakit, berkurangnya hari kerja efektif, dan ISPA pada tahun 1998
~Dari segi ekonomi dampak pencemaran udara yaitu dengan hasil kajian Bank Dunia menemukan dampak ekonomi akibat pencemaran udara di Indonesia sebesar Rp 1,8 trilyun yang pada 2015 akan mencapai Rp 4,3 trilyun.
~Dari segi pendidikan pencemaran udara dapat mempengaruhi tingkat belajar para pelajar, mereka terhambat dalam hal berfikir dan juga dalam menyelesaikan suatu permasalahan.
~Dari segi pertanian dan perkebunan pencemaran udara juga sangat perpengaruh, kurangnya lahan hijau yang menjadi tempat pohon-pohon untuk melakukan proses fotosintesis karena Tanaman yang tumbuh di daerah dengan tingkat pencemaran udara tinggi dapat terganggu pertumbuhannya dan rawan penyakit, antara lain klorosis, nekrosis, dan bintik hitam menjadikan sirkulasi udara kita berkurang, dan mejadika udara kotor dan tidak baik untuk kita hirup. Dan dampak yang lainnya adalah Hujan asam , pH normal air hujan adalah 5,6 karena adanya CO2 di atmosfer. Pencemar udara seperti SO2 dan NO2 bereaksi dengan air hujan membentuk asam dan menurunkan pH air hujan. Dampak dari hujan asam ini antara lain :
-Mempengaruhi kualitas air permukaan -Merusak tanaman
-Melarutkan logam-logam berat yang terdapat dalam tanah sehingga mempengaruhi kualitas air tanah dan air permukaan
-Bersifat korosif sehingga merusak material dan bangunan
1.Efek rumah kaca, Efek rumah kaca disebabkan oleh keberadaan CO2, CFC, metana, ozon, dan N2O di lapisan troposfer yang menyerap radiasi panas matahari yang dipantulkan oleh permukaan bumi. Akibatnya panas terperangkap dalam lapisan troposfer dan menimbulkan fenomena pemanasan global. Dampak dari pemanasan global tersbut antara lain :
2.Kerusakan lapisan ozon, Lapisan ozon yang berada di stratosfer (ketinggian 20-35 km) merupakan pelindung alami bumi yang berfungsi memfilter radiasi ultraviolet B dari matahari. Pembentukan dan penguraian molekul-molekul ozon (O3) terjadi secara alami di stratosfer. Emisi CFC yang mencapai stratosfer dan bersifat sangat stabil menyebabkan laju penguraian molekul-molekul ozon lebih cepat dari pembentukannya, sehingga terbentuk lubang-lubang pada lapisan ozon.
Kerusakan lapisan ozon menyebabkan sinar UV-B matahari tidak terfilter dan dapat mengakibatkan kanker kulit serta penyakit pada tanaman.
2. Efek Positif
Ternyata selain menimbulkan dampak yang negative terdapat pula efek positif dari terjadinya pencemaran udara. Hal itu antara lain :
1. Manusia mulai sadar akan kelestarian dan kebersihan alam 2. Munculnya banyak ide tentang gerakan peduli linkungan
3. Munculnya ide untuk menciptakan alat pembersih udara ( air purifier ).
Upaya penanggulangan dilakukan dengan tindakan pencegahan (preventif) yang dilakukan sebelum terjadinya pencemaran dan tindakan kuratif yang dilakukan sesudah terjadinya pencemaran.
1. Usaha Preventif (sebelum pencemaran)
1.mengembangkan energi alternatif dan teknologi yang ramah lingkungan.
2.mensosialisasikan pelajaran lingkungan hidup (PLH) di sekolah dan masyarakat.
3.mewajibkan dilakukannya AMDAL (Analisis Mengenai Dampak Lingkungan) bagi industri atau usaha yang menghasilkan limbah.
5.tidak menggunakan kulkas yang memakai CFC (freon) dan membatasi penggunaan AC dalam kehidupan sehari-hari.
6.tidak merokok di dalam ruangan.
7.menanam tanaman hias di pekarangan atau di pot-pot. 8.ikut berpartisipasi dalam kegiatan penghijauan.
9.ikut memelihara dan tidak mengganggu taman kota dan pohon pelindung.
10.tidak melakukan penebangan hutan, pohon dan tumbuhan liar secara sembarangan 11.mengurangi atau menghentikan penggunaan zat aerosol dalam penyemprotan ruang. 12.menghentikan penggunaan busa plastik yang mengandung CFC.
13.mendaur ulang freon dari mobil yang ber-AC.
14.mengurangi atau menghentikan semua penggunaan CFC dan CCl4.
2.Usaha kuratif (sesudah pencemaran)
Bila telah terjadi dampak dari pencemaran udara, maka perlu dilakukan beberapa usahauntuk memperbaiki keadaan lingkungan, dengan cara:
1.menggalang dana untuk mengobati dan merawat korban pencemaran lingkungan. 2.kerja bakti rutin di tingkat RT/RW atau instansiinstansi untuk membersihkan lingkungan dari polutan.
3.melokalisasi tempat pembuangan sampah akhir (TPA) sebagai tempat/pabrik daur ulang.
5.mengidentifikasi dan menganalisa serta menemukan alat atau teknologi tepat guna yang berwawasan lingkungan setelah adanya musibah/kejadian akibat pencemaran udara, misalnya menemukan bahan bakar dengan kandungan timbal yang rendah (BBG).
Sistem Atmosfer (Susunan Atmosfer dan Kimia)
Komposisi kimia dari atmosfer menentukan perannya di dalam anggaran bumi. energi pada atmosfer merupakan sebagai labu reaksi raksasa, yang berisi ribuan senyawa kimia yang berbeda dalam bentuk gas dan partikel dan reaksinya berjalan lambat dan cepat. Reaksi ini mengontrol komposisi atmosfer dan banyak proses fisik, seperti pembentukan awan. Proses-proses fisik ini, pada gilirannya, menghasilkan dinamik gerakan penting mendistribusikan kembali energi.
Lebih dari 99,9% dari atmosfer bumi terdiri dari nitrogen, oksigen, dan argon. Karbon dioksida berupa gas yang paling melimpah hanya meyumbang 0,0367 % dari atmosfer. Persentase ini cukup konstan di sekitar dunia dan hingga 80 km ketinggian dari atas permukaan. Keseragaman yang mencerminkan fakta bahwa gas-gas ini memiliki panjang rata-rata dikali (MRTs) di atmosfer. MRT dihitung sebagai massa total dibagi dengan fluks masuk atau keluar dari atmosfer selama jangka waktu tertentu. Nitrogen mempunyai MRT 13 juta tahun; O2, 10.000 tahun; dan CO2, 4 tahun. Sebaliknya, MRT untuk uap air adalah hanya sekitar 10 hari, sehingga konsentrasinya di atmosfer sangat bervariasi, tergantung pada variasi regional dalam penguapan permukaan, curah hujan, dan transportasi horisontal uap air. Beberapa gas radiatif aktif paling penting, seperti CO2, N2O, CH4, dan CFC, bereaksi relatif perlahan-lahan di atmosfer dan memiliki tempat beberapa kali tahun untuk puluhan tahun.
jejak ini, seperti asap, hujan asam, dan penipisan ozon, mengancam kelangsungan dari sistem ekologi (Graedel dan Crutzen 1995).
Beberapa gas atmosfer sangat penting untuk kehidupan. Organisme yang berfotosintesis menggunakan CO2 dengan cahaya untuk memproduksi materi organik yang akhirnya menjadi sumber makanan dasar untuk semua hewan dan mikroba. Kebanyakan organisme juga memerlukan oksigen untuk metabolisme respirasi. Pada nitrogen (N2) membentuk 78% dari atmosfer. Hal itu tidak tersedia untuk kebanyakan organisme, tetapi bakteri mengubahnya dan memperbaikinya menjadi nitrogen biologis yang akhirnya digunakan oleh semua organisme dalam membangun protein. Gas lainnya, seperti karbon monoksida (CO), nitrat oksida (NO), N2O, CH4, dan senyawa karbon organik volatil seperti Terpen dan isoprena, adalah produk dari tanaman dan aktivitas mikroba. Beberapa, seperti troposfer ozon (O3), yang dihasilkan di atmosfer sebagai produk reaksi kimia yang melibatkan keduanya biogenik (biologis diproduksi) dan antropogenik gas yang pada konsentrasi tinggi dapat merusak tanaman, mikroba, dan manusia.
Atmosfer juga berisi aerosol, partikel kecil yang bergantung di udara. Beberapa partikel aerosol timbul dari letusan gunung berapi dan dari tiupan debu dan garam laut. Kandungan atmosfer lain yang diproduksi oleh reaksi dengan gas dari sumber-sumber polusi dan pembakaran biomassa. beberapa aerosol hidroscopik memiliki afinitas untuk air. Aerosol yang terlibat dalam reaksi dengan gas dan bertindak sebagai inti kondensasi awan di mana uap air mengembun untuk membentuk tetesan awan. Bersama-sama dengan gas dan awan, aerosol menentukan reflektivitasnya ( albedo ) atmosfer dan karena itu mengerahkan kontrol atas anggaran utama energi atmosfer.
Awan memiliki efek kompleks anggaran bumi terhadap radiasi. Semua awan memiliki albedo yang relatif tinggi dan mencerminkan radiasi gelombang pendek yang masuk dari permukaan bumi yang lebih gelap. Namun, awan terdiri dari uap air, yang sangat efisien menyerap panjang gelombang radiasi. Semua awan menyerap banyak panjang gelombang radiasi yang menimpa awan tersebut dari permukaan bumi. Proses pertama (mencerminkan radiasi gelombang pendek) memiliki efek pendinginan oleh mencerminkan energi yang masuk kembali ke ruang. Efek kedua (menyerap gelombang panjang radiasi) memiliki efek pemanasan, dengan menjaga energi dalam sistem bumi dengan berdiam di dalam ruang. Keseimbangan dua efek ini tergantung pada ketinggian awan. Refleksi dari radiasi gelombang pendek biasanya mendominasi keseimbangan dalam awan tinggi, menyebabkan pendinginan, sedangkan penyerapan panjang gelombang radiasi umumnya mendominasi dalam awan rendah, memproduksi efek pemanasan.
Struktur Atmosfer
Tekanan atmosfer dan kepadatan menurun dengan ketinggian di atas permukaan bumi. Rata-rata struktur vertikal dari atmosfer mendefinisikan empat relatif lapisan yang berbeda suhu profil. ditandai dengan atmosfer yang sangat kompresibel, dan gravitasi membuat sebagian besar massa dari atmosfer dekat ke permukaan bumi. Tekanan yang ditentukan oleh keadaan massa, menurun secara eksponensial dengan tinggi. Penurunan kerapatan partikel udara cenderung untuk mengikuti tekanan. Hubungan antara tekanan, kepadatan, dan tinggi dapat digambarkan dalam persamaan hidrostatik.
Termodinamika (Kondensasi dan Penguapan)
KondensasiDi atmosfer, kondensasi terjadi pada saat udara menjadi dingin hingga mencapai titik di bawah titik embun. Pendinginan dapat diakibatkan oleh pelepasan radiasi pada malam hari yang mendorong terbentuknya embun atau kabut, tetapi yang penting adalah proses pendinginan udara karena pemuaian. Udara kemudianbergerak ke atas dan mencapai level tekanan rendah (proses adiabatik). Proses pendinginan ini menghasilkan kondensasi dan pembentukan awan.
Penyerapan radiasi (Air adalah gas rumah kaca yang utama)
atmosfer bumi akibat menumpuknya jumlah gas rumah kaca antara lain uap air, karbon dioksida, dan metana yang menjadi perangkap gelombang radiasi ini. Gas-gas ini menyerap dan memantulkan kembali radiasi gelombang yang dipancarkan Bumi dan akibatnya panas tersebut akan tersimpan di permukaan Bumi. Keadaan ini terjadi terus menerus sehingga mengakibatkan suhu rata-rata tahunan bumi terus meningkat.Gas-gas tersebut berfungsi sebagaimana gas dalam rumah kaca. Dengan semakin meningkatnya konsentrasi gas-gas ini di atmosfer, semakin banyak panas yang terperangkap di bawahnya. Efek rumah kaca ini sangat dibutuhkan oleh segala makhluk hidup yang ada di bumi, karena tanpanya, planet ini akan menjadi sangat dingin. Dengan temperatur rata-rata sebesar 15 °C (59 °F), bumi sebenarnya telah lebih panas 33 °C (59 °F)dari temperaturnya semula, jika tidak ada efek rumah kaca suhu bumi hanya -18 °C sehingga es akan menutupi seluruh permukaan Bumi. Akan tetapi sebaliknya, apabila gas-gas tersebut telah berlebihan di atmosfer, akan mengakibatkan pemanasan global. Efek umpan balik
jumlah uap air di udara sampai tercapainya suatu kesetimbangan konsentrasi uap air. Efek rumah kaca yang dihasilkannya lebih besar bila dibandingkan oleh akibat gas CO2 sendiri. (Walaupun umpan balik ini meningkatkan kandungan air absolut di udara, kelembaban relatif udara hampir konstan atau bahkan agak menurun karena udara menjadi menghangat).[3] Umpan balik ini hanya berdampak secara perlahan-lahan karena CO2 memiliki usia yang panjang di atmosfer.
Efek umpan balik karena pengaruh awan sedang menjadi objek penelitian saat ini. Bila dilihat dari bawah, awan akan memantulkan kembali radiasi infra merah ke permukaan, sehingga akan meningkatkan efek pemanasan. Sebaliknya bila dilihat dari atas, awan tersebut akan memantulkan sinar Matahari dan radiasi infra merah ke angkasa, sehingga meningkatkan efek pendinginan. Apakah efek netto-nya menghasilkan pemanasan atau pendinginan tergantung pada beberapa detail-detail tertentu seperti tipe dan ketinggian awan tersebut. Detail-detail ini sulit direpresentasikan dalam model iklim, antara lain karena awan sangat kecil bila dibandingkan dengan jarak antara batas-batas komputasional dalam model iklim (sekitar 125 hingga 500 km untuk model yang digunakan dalam Laporan Pandangan IPCC ke Empat). Walaupun demikian, umpan balik awan berada pada peringkat dua bila dibandingkan dengan umpan balik uap air dan dianggap positif (menambah pemanasan) dalam semua model yang digunakan dalam Laporan Pandangan IPCC ke Empat.
Umpan balik positif akibat terlepasnya CO2 dan CH4 dari melunaknya tanah beku (permafrost) adalah mekanisme lainnya yang berkontribusi terhadap pemanasan. Selain itu, es yang meleleh juga akan melepas CH4 yang juga menimbulkan umpan balik positif. Kemampuan lautan untuk menyerap karbon juga akan berkurang bila ia menghangat, hal ini diakibatkan oleh menurunya tingkat nutrien pada zona mesopelagic sehingga membatasi pertumbuhan diatom daripada fitoplankton yang merupakan penyerap karbon yang rendah.
Variasi Matahari
Terdapat hipotesa yang menyatakan bahwa variasi dari Matahari, dengan kemungkinan diperkuat oleh umpan balik dari awan, dapat memberi kontribusi dalam pemanasan saat ini.Perbedaan antara mekanisme ini dengan pemanasan akibat efek rumah kaca adalah meningkatnya aktivitas Matahari akan memanaskan stratosfer sebaliknya efek rumah kaca akan mendinginkan stratosfer. Pendinginan stratosfer bagian bawah paling tidak telah diamati sejak tahun 1960, yang tidak akan terjadi bila aktivitas Matahari menjadi kontributor utama pemanasan saat ini. (Penipisan lapisan ozon juga dapat memberikan efek pendinginan tersebut tetapi penipisan tersebut terjadi mulai akhir tahun 1970-an.) Fenomena variasi Matahari dikombinasikan dengan aktivitas gunung berapi mungkin telah memberikan efek pemanasan dari masa pra-industri hingga tahun 1950, serta efek pendinginan sejak tahun 1950.
kaca dibandingkan dengan pengaruh Matahari; mereka juga mengemukakan bahwa efek pendinginan dari debu vulkanik dan aerosol sulfat juga telah dipandang remeh. Walaupun demikian, mereka menyimpulkan bahwa bahkan dengan meningkatkan sensitivitas iklim terhadap pengaruh Matahari sekalipun, sebagian besar pemanasan yang terjadi pada dekade-dekade terakhir ini disebabkan oleh gas-gas rumah kaca.
Pengendalian pemanasan global
Konsumsi total bahan bakar fosil di dunia meningkat sebesar 1 persen per-tahun. Langkah-langkah yang dilakukan atau yang sedang diskusikan saat ini tidak ada yang dapat mencegah pemanasan global di masa depan. Tantangan yang ada saat ini adalah mengatasi efek yang timbul sambil melakukan langkah-langkah untuk mencegah semakin berubahnya iklim di masa depan.
Kerusakan yang parah dapat diatasi dengan berbagai cara. Daerah pantai dapat dilindungi dengan dinding dan penghalang untuk mencegah masuknya air laut. Cara lainnya, pemerintah dapat membantu populasi di pantai untuk pindah ke daerah yang lebih tinggi. Beberapa negara, seperti Amerika Serikat, dapat menyelamatkan tumbuhan dan hewan dengan tetap menjaga koridor (jalur) habitatnya, mengosongkan tanah yang belum dibangun dari selatan ke utara. Spesies-spesies dapat secara perlahan-lahan berpindah sepanjang koridor ini untuk menuju ke habitat yang lebih dingin.
Ada dua pendekatan utama untuk memperlambat semakin bertambahnya gas rumah kaca. Pertama, mencegah karbon dioksida dilepas ke atmosfer dengan menyimpan gas tersebut atau komponen karbon-nya di tempat lain. Cara ini disebut carbon sequestration (menghilangkan karbon). Kedua, mengurangi produksi gas rumah kaca. Fungsi Atmosfer
Atmosfer membuat suhu bumi sesuai untuk kehidupan manusia.
Dengan adanya efek rumah kaca di atmosfer, sinar matahari yang masuk atmosfer dapat diserap dan menghangatkan udara. Suhu rata-rata di permukaan bumi naik 33°C lebih tinggi menjadi 15°C dari seandainya tidak ada efek rumah kaca (-18°C), suhu yang terlalu dingin bagi kehidupan manusia.
Komposisi Atmosfer
Tanpa atmosfer, manusia, hewan dan tumbuh-tumbuhan akan mati. Atmosfer bertindak sebagai pelindung kehidupan bumi dari radiasi matahari yang kuat pada siang hari dan mencegah hilangnya panas ke ruang angkasa pada malam hari. Atmosfer menyebabkan hambatan benda-benda yang bergerak melaluinya sehingga sebagian meteor yang melalui atmosfer akan menjadi hancur sebelum mencapai permukaan bumi. Atmosfer bersifat dapat dimampatkan (kompresibel) sehingga lapisan atmosfer bawah lebih padat daripada lapisan di atasnya, akibatnya tekanan udara berkurang sesuai dengan ketinggian. Massa total atmosfer sekitar 56 x 1014 ton, setengah dari massanya kira-kira terletak dibawah 6.000 m dan lebih dari 99% terletak di dalam lapisan 35.000 m dari permukaan bumi.
Lapisan atmosfer merupakan campuran dari gas yang tidak tampak dan tidak berwarna. Empat gas, nitrogen, oksigen, argon dan karbondioksida meliputi hampir seratus persen dari volume udara kering, lihat tabel 1. Gas lain yang stabil adalah neon, helium, metana, kripton, hidrogen, xenon dan yang kurang stabil termasuk ozon dan radon juga terdapat di atmosfer dalam jumlah yang sangat kecil. Selain udara kering, lapisan atmosfer mengandung air dalam ketiga fasanya dan aerosol atmosfer.
Efek rumah kaca, yang pertama kali diusulkan oleh Joseph Fourier pada 1824, merupakan proses pemanasan permukaan suatu benda langit (terutama planet atau satelit) yang disebabkan oleh komposisi dan keadaan atmosfernya.
Mars, Venus, dan benda langit beratmosfer lainnya (seperti satelit alami Saturnus, Titan)
memiliki efek rumah kaca, tapi artikel ini hanya membahas pengaruh di Bumi. Efek rumah kaca untuk masing-masing benda langit tadi akan dibahas di masing-masing artikel.
Pembersihan atmosfer oleh hujan (Pembuangan Zat di dalam Awan)
Curah hujan tropis termasuk Indonesia sangat penting karena dapat menunjang kehidupan jika jumlahnya tepat. Tetapi curah hujan dapat merenggut kehidupan di sisi lainnya jika datang dalam jumlah berlebih yang menyebabkan banjir dan jika turun dengan jumlah yang sangat kurang sehingga terjadi kekeringan. Curah hujan tropis juga penting dalam cuaca dan iklim global. Lebih dari 2/3 curah hujan turun di wilayah ini. Akibatnya, panas laten dalam jumlah besar dilepaskan di lintang rendah. Energi ini tidak hanya menyeimbangkan panas yang hilang tetapi juga digunakan untuk sirkulasi atmosfer global.
Karena proses konveksi dan campuran proses awan panas dan dingin mendominasi curah hujan di tropis, termasuk Indonesia, karakteristik curah hujan tropis berbeda dengan lintang tinggi, terutama jumlah tahunan, intensitas, durasi, frekuensi dan distribusi spasial dan temporalnya. Curah hujan rata-rata tahunan yang dihitung dari data curah hujan sekurangkurangnya 30 tahun di anggap sebagai indikator kondisi curah hujan. Pengukuran curah hujan di tropis sukar dilakukan, karena variabilitas ruang yang sangat besar dan karena curah hujan yang tinggi terjadi di atas lokasi yang tidak terjangkau pengukuran seperti lautan, hutan dan pegunungan.
Jumlah curah hujan yang tinggi di tropis disebabkan sejumlah faktor yang masing-masing tidak berdiri sendiri. Yang paling penting adalah adanya ITCZ dan cakupannya yang memanjang melingkupi area yang luas dan keberadaannya yang hampir sepanjang tahun. Faktor kedua adalah relief. Kenaikan orografik sangat efisien menghasilkan hujan, terlebih jika ada angin monsun yang didorong naik melalui pebukitan seperti yang terjadi di Sumatera. Faktor ketiga adalah siklon. Tropis sebagai zona dengan curah hujan tinggi berkaitan dengan jalur badai. Faktor keempat berkaitan dengan konvergensi dan perubahan arah angin pasat ketika mendekati tropis.
Gambar 1. Pembagian iklim di wilayah tropis
Hujan Asam
Hujan asam didefinisikan sebagai segala macam hujan dengan pH di bawah 5,6. Hujan secara alami bersifat asam (pH sedikit di bawah 6) karena karbondioksida (CO2) di
udara yang larut dengan air hujan memiliki bentuk sebagai asam lemah. Jenis asam dalam
Hujan asam disebabkan oleh belerang (sulfur) yang merupakan pengotor dalam
bahan bakar fosil serta nitrogen di udara yang bereaksi dengan oksigen membentuk sulfur
dioksida dan nitrogen oksida. Zat-zat ini berdifusi ke atmosfer dan bereaksi dengan air
untuk membentuk asam sulfat dan asam nitrat yang mudah larut sehingga jatuh bersama air hujan. Air hujan yang asam tersebut akan meningkatkan kadar keasaman tanah dan air permukaan yang terbukti berbahaya bagi kehidupan ikan dan tanaman. Usaha untuk mengatasi hal ini saat ini sedang gencar dilaksanakan.
Hujan pada dasarnya memiliki tingkat keasaman berkisar pH 5, apabila hujan terkontaminasi dengan karbon dioksida dan gas klorine yang bereaksi serta bercampur di atmosphere sehingga tingkat keasaman lebih rendah dari pH 5, disebut dengan hujam asam.
Pada dasarnya Hujan asam disebabkan oleh 2 polutan udara, Sulphur Dioxide (SO2) dan nitrogen oxides (NOx) yang keduanya dihasilkan melalui pembakaran. Kebanyakan dioxide berasal dari pabrik peleburan logam dan pembangkit listrik, sedangkan nitrogen oxides dihasilkan dari kendaran bermotor.
Polusi ini akan terkumpul diudara dan akan melakukan perjalanan ribuan kilometer di atsmosfer, disaat mereka bercampur dengan uap air akan membentuk zat asam sulphuric dan nitric.disaat terjadinya curah hujan, kabut yang membawa partikel ini terjadilah hujam asam. Hujan asam juga dapat terbentuk melalui proses kimia dimana gas sulphur dioxide atau sulphur dan nitrogen mengendap pada logam serta mongering bersama debu atau partikel lainnya.
Dampak Hujan Asam
Danau
Kelebihan zat asam pada danau akan mengakibatkan sedikitnya species yang bertahan. Jenis Plankton dan invertebrate merupakan mahkluk yang paling pertama mati akibat pengaruh pengasaman. Apa yang terjadi jika didanau memiliki pH dibawah 5, lebih dari 75 % dari spesies ikan akan hilang. Ini disebabkan oleh pengaruh rantai makanan, yang secara significan berdampak pada keberlangsungan suatu ekosistem. Tidak semua danau yang terkena hujan asam akan menjadi pengasaman, dimana telah ditemukan jenis batuan dan tanah yang dapat membantu menetralkan keasaman.
Hutan
Hujan asam yang larut bersama nutrisi didalam tanah akan menyapu kandungan tersebut sebelum pohon-pohon dapat menggunakannya untuk tumbuh. Serta akan melepaskan zat kimia beracun seperti aluminium, yang akan bercampur didalam nutrisi. Sehingga apabila nutrisi ini dimakan oleh tumbuhan akan menghambat pertumbuhan dan mempercepat daun berguguran, selebihnya pohon-pohon akan terserang penyakit, kekeringan dan mati. Seperti halnya danau, Hutan juga mempunyai kemampuan untuk menetralisir hujan asam dengan jenis batuan dan tanah yang dapat mengurangi tingkat keasaman.
Kesehatan Manusia
Suphur dioxide yang dihasilkan oleh hujan asam juga dapat bereaksi secara kimia didalam udara, dengan terbentuknya partikel halus suphate, yang mana partikel halus ini akan mengikat dalam paru-paru yang akan menyebabkan penyakit pernapasan.
Hujan asam juga dapat mempercepat proses pengkaratan dari beberapa material seperti batukapur, pasirbesi, marmer, batu pada diding beton serta logam. Ancaman serius juga dapat terjadi pada bagunan tua serta monument. Hujan asam dapat merusak batuan sebab akan melarutkan kalsium karbonat, meninggalkan kristal pada batuan yang telah menguap.Seperti halnya sifat kristal semakin banyak akan merusak batuan.
Sumber
Secara alami hujan asam dapat terjadi akibat semburan dari gunung berapi dan dari proses biologis di tanah, rawa, dan laut. Akan tetapi, mayoritas hujan asam disebabkan oleh aktivitas manusia seperti industri, pembangkit tenaga listrik, kendaraan
bermotor dan pabrik pengolahan pertanian (terutama amonia). Gas-gas yang dihasilkan
oleh proses ini dapat terbawa angin hingga ratusan kilometer di atmosfer sebelum berubah menjadi asam dan terdeposit ke tanah.
Hujan asam karena proses industri telah menjadi masalah yang penting di
Republik Rakyat Cina, Eropa Barat, Rusia dan daerah-daerah di arahan anginnya. Hujan
asam dari pembangkit tenaga listrik di Amerika Serikat bagian Barat telah merusak hutan-hutan di New York dan New England. Pembangkit tenaga listrik ini umumnya menggunakan batu bara sebagai bahan bakarnya. Proses yang terlibat dalam pemecahan Asam ( catatan: bahwa hanya SO2 dan NOX memegang peran penting dalam hujan asam).
Pembentukan hujan asam
memperlihatkan perubahan pH secara tahunan bila kita melihat ke masing-masing lapisan tersebut.
Sejak dimulainya Revolusi Industri, jumlah emisi sulfur dioksida dan nitrogen oksida ke atmosfer turut meningkat. Industri yang menggunakan bahan bakar fosil, terutama batu bara, merupakan sumber utama meningkatnya oksida belerang ini. Pembacaan pH di area industri terkadang tercatat hingga 2,4 (tingkat keasaman cuka). Sumber-sumber ini, ditambah oleh transportasi, merupakan penyumbang-penyumbang utama hujan asam. Masalah hujan asam tidak hanya meningkat sejalan dengan pertumbuhan populasi dan industri tetapi telah berkembang menjadi lebih luas. Penggunaan cerobong asap yang tinggi untuk mengurangi polusi lokal berkontribusi dalam penyebaran hujan asam, karena emisi gas yang dikeluarkannya akan masuk ke sirkulasi udara regional yang memiliki jangkauan lebih luas. Sering sekali, hujan asam terjadi di daerah yang jauh dari lokasi sumbernya, di mana daerah pegunungan cenderung memperoleh lebih banyak karena tingginya curah hujan di sini.
Terdapat hubungan yang erat antara rendahnya pH dengan berkurangnya populasi ikan di danau-danau. pH di bawah 4,5 tidak memungkinkan bagi ikan untuk hidup, sementara pH 6 atau lebih tinggi akan membantu pertumbuhan populasi ikan. Asam di dalam air akan menghambat produksi enzim dari larva ikan trout untuk keluar dari telurnya. Asam juga mengikat logam beracun seperi alumunium di danau. Alumunium akan menyebabkan beberapa ikan mengeluarkan lendir berlebihan di sekitar insangnya sehingga ikan sulit bernafas. Pertumbuhan Phytoplankton yang menjadi sumber makanan ikan juga dihambat oleh tingginya kadar pH.
Tanaman dipengaruhi oleh hujan asam dalam berbagai macam cara. Lapisan lilin pada
Pembentukan awan (Albedo planet serta efek curah hujan)
Awan
Awan ialah kumpulan titik-titik air atau kristal-kristal es yang halus dalam udara di atmosfer yang terjadi karena adanya pengembunan dan pemadatan uap air yang terdapat di udara setelah melampaui keadaan jenuh. Kondisi awan dapat berupa cair, gas, atau padat karena sangat dipengaruhi oleh keadaan suhu.
Pembagian awan berdasarkan hasil kongres international tentang awan yang dilaksanakan di Munchen, Jerman pada tahun 1802 dan Uppsala, Swedia pada tahun 1894, sampai saat ini masih digunakan sebagai acuan utama. Pembagian awan menurut para pakar tersebut adalah sebagai berikut.
1. Awan tinggi, berada pada ketinggian antara 6 km– 12 km, terdiri dari kristal-kristal es karena ketinggiannya. Kelompok awan tinggi, antara lain sebagai berikut.
a) Cirrus (Ci): Awan ini halus dengan struktur seperti serat, berbentuk menyerupai bulu burung dan tersusun seperti pita yang melengkung di langit sehingga tampak bertemu di satu atau dua titik pada horizon, dan sering terdapat kristal es. Awan ini tidak menimbulkan hujan.
2. Awan menengah, berada pada ketinggian antara 3–6 km. Kelompok awan menengah, antara lain sebagai berikut.
a) Alto Cumulus (A-Cu): Awan ini berukuran kecil-kecil, tetapi berjumlah banyak dan berbentuk seperti bola yang agak tebal berwarna putih sampai pucat dan ada bagian yang kelabu. Awan ini bergerombol dan sering berdekatan sehingga tampak saling bergandengan.
b) Alto Stratus (A-St): Awan ini bersifat luas dan tebal dengan warna awan adalah kelabu.
3. Awan rendah, berada pada ketinggian kurang dari 3 km. Kelompok awan rendah, antara lain sebagai berikut.
a) Strato Cumulus (St-Cu): Awan ini berbentuk bola-bola yang sering menutupi seluruh langit sehingga tampak menyerupai gelombang di lautan. Jenis awan ini relatif tipis dan tidak menimbulkan hujan.
b) Stratus (St): Awan ini berada pada posisi yang rendah dan agihan yang sangat luas dengan ketinggian <2000 m. Jenis awan ini menyebar seperti kabut dan tampak berlapis-lapis. Antara kabut dan awan stratus pada dasarnya tidak berbeda. Awan ini tidak menimbulkan hujan.
c) Nimbo Stratus (Ni-St): Awan ini berbentuk tidak menentu dengan tepi compang-camping tak beraturan. Awan ini hanya menimbulkan hujan gerimis, berwarna putih kegelapan, dan penyebarannya di langit cukup luas.
4) Awan yang terjadi karena udara naik, berada pada ketinggian antara 500 m–1.500 m. Kelompok awan ini, antara lain sebagai berikut.
dari matahari dan terlihat bayangan berwarna kelabu jika mendapat sinar matahari dari samping atau sebagian saja.
b) Cumulus Nimbus (Cu-Ni): Awan inilah yang dapat menimbulkan hujan dengan kilat dan guntur, bervolume besar dengan ketebalan yang tinggi, posisi rendah dan puncak yang tinggi sebagai menara atau gunung dengan puncaknya yang melebar.
Kelembapan Udara
Kelembapan udara dapat dibedakan menjadi dua yaitu:
Kelembapan mutlak dan kelembapan nisbi. Kelembapan mutlak (absolut) ialah jumlah massa uap air yang ada dalam suatu satuan volume di udara. Kelembapan nisbi (relatif) ialah banyaknya uap air di dalam udara berupa perbandingan antara jumlah uap air yang ada dalam udara saat pengukuran dan jumlah uap air maksimum yang dapat ditampung oleh udara tersebut.
Angka-angka persentase tersebut menunjukkan bahwa jika suhu udara naik, kelembapan relatifnya berkurang. Oleh sebab itu, nilai kelembapan relatif tertinggi terjadi pada pagi hari dan nilai terendah terjadi pada sore hari. Alat yang digunakan untuk mengukur kelembapan nisbi adalah higrometer rambut. Higrometer yang mencatat kelengkapan data secara geometris disebut higrograf.
Curah Hujan
ukur. Alat pencatat hujan otomatik berfungsi mencatat secara otomatis jumlah curah hujan pada kertas pencatat yang setiap hari atau minggu diganti dengan yang baru. Cara menghitung curah hujan dalam sebulan adalah dengan menjumlah curah hujan di tiap hari dalam satu bulan. Besarnya curah hujan tidak merata di setiap wilayah Indonesia. Jumlah curah hujan tidak sama sepanjang tahun, paling banyak ialah selama bertiup angin musim barat.
Apakah ukuran butir-butir hujan sama? Hujan memiliki ukuran butir yang berbeda-beda. Berdasarkan ukuran butirannya, hujan dibedakan sebagai berikut. 1.Hujan gerimis (drizzle), diameter butir-butir air hasil kondensasi kurang dari 0,5 mm. 2.Hujan salju (snow), terdiri atas kristal-kristal es dengan suhu udara berada di bawah titik beku.
3.Hujan batu es, merupakan curahan batu es yang turun di dalam uap panas dari awan dengan suhu udara di bawah titik beku.
4.Hujan deras (rain), yaitu curahan air yang turun dari awan dengan suhu udara di atas titik beku dan diameter butirannya kurang lebih 5 mm.
Ada bermacam-macam jenis hujan yang dapat dijelaskan berikut ini.
2.Hujan muson, adalah hujan yang terjadi di daerah-daerah muson. Hujan zenithal di daerah muson mengalami perubahan karena daerahdaerah ini dipengaruhi oleh angin muson.
3.siklonal, adalah hujan yang terjadi karena udara panas naik disertai angin berputar atau cyclon. Karena kondisi di atas dingin, udara menjadi jenuh, dan setelah itu terjadilah prosesi kondensasi yang menimbulkan awan dan akhirnya hujan siklonal terjadi.
4.Hujan musim dingin, adalah hujan yang terjadi di daerah-daerah subtropis. Daerah subtropis di pesisir barat kontinen-kontinen pada waktu musim dingin mengalami hujan, ketika matahari berada pada posisi nadir. Daerah hujan musim dingin, antara lain: Portugal, Spanyol, Afrika Utara, Palestina, Mesopotamia, dan California Barat Daya. 5.Hujan musim panas, adalah hujan yang terjadi di daerah subtropis, di sekitar pesisir timur kontinen-kontinen. Daerahnya terletak antara 30°– 40° LU/LS, yaitu sebelah tenggara Amerika Serikat, Argentina Utara, Uruguay, Cina Timur, Jepang, dan lain-lain. 6.Hujan frontal, adalah hujan yang terjadi jika massa udara yang dingin dengan kekuatan besar memecah massa udara yang panas dan kemudian massa yang lebih ringan terangkat ke atas. Pergolakan udara dengan pusaran-pusaran bergerak ke atas sehingga bertemulah massa udara panas dan dingin yang dibatasi oleh garis yang disebut garis front. Di sekitar garis inilah terbentuk awan yang bergumpal dan bergerak ke atas dengan cepat sehingga terjadilah hujan lebat atau hujan frontal.
7.Hujan pegunungan atau hujan orografis, adalah hujan yang terjadi di daerah pegunungan, di mana udara yang mengandung uap air bergerak naik ke atas pegunungan. Gerakan itu menurunkan suhu udara tersebut sehingga terjadi kondensasi dan turunlah hujan pada lereng yang berhadapan dengan arah datangnya angin.
Persia, Turkistan, bagian barat Afrika Selatan, dan di sebagian daerah subtropis. Sebutan daerah basah dan kering sangat dipengaruhi oleh banyak sedikitnya curah hujan yang turun di daerah tersebut. Daerah basah mempunyai curah hujan tinggi, di atas 3.000 mm/tahun. Contohnya adalah Dataran Tinggi Sumatra Barat, Sibolga, Ambon, Bogor, Batu Raden, dan Dataran Tinggi Irian Jaya (Papua). Daerah kering mempunyai curah hujan rendah, kurang dari 1.000 mm/tahun. Contohnya adalah daerah padang rumput di Nusa Tenggara dan sekitar Palu dan Luwuk di Sulawesi Tengah. Daerah di sekitar garis ekuator 0°–10° LU/LS secara umum merupakan daerah panas dan daerah dingin terletak antara 66 ½°–90° LU/LS.
Di samping itu, letak lintang dan tinggi tempat menentukan panas dinginnya suatu daerah di muka bumi. Misalnya:
(1) Zona panas, terletak di ketinggian 0–700 meter dpl.
(2) Zona sedang terletak di ketinggian antara 700–1.500 meter dpl. (3) Zona sejuk terletak di ketinggian antara 1500–2.500 meter dpl. (4) Zona dingin terletak di ketinggian antara 2.500–3.300 meter dpl.
Pengukuran Hujan
Jumlah hujan yang jatuh di suatu daerah selama waktu tertentu disebut curah hujan. Untuk mengetahui besarnya curah hujan digunakan alat yang disebut penakar hujan (rain gauge). Alat ini terdiri atas corong dan penampung air hujan. Corong berfungsi mengumpulkan air hujan dan menyalurkan ke penampung. Air hujan yang tertampung secara teratur harus dikosongkan dan jumlahnya diukur menggunakan tabung penakar. Curah hujan biasanya diukur dalam milimeter (mm) atau sentimeter (cm).
1) Jumlah curah hujan harian. Merupakan hasil pengukuran hujan selama 24 jam. 2) Curah hujan bulanan. Merupakan jumlah total curah hujan harian selama sebulan. 3) Curah hujan tahunan. Merupakan jumlah total curah hujan harian selama 12 bulan.
Persebaran Curah Hujan di Indonesia
Hujan terjadi ketika uap air membentuk awan di angkasa dan jatuh ke permukaan Bumi setelah mengalami kondensasi. Turunnya hujan melalui beberapa proses dan menurut keadaan wilayah yang berbedabeda. Di wilayah yang luas, hujan turun tidak merata dengan jumlah tidak sama.
Keadaan Curah Hujan di Indonesia
Wilayah Indonesia sangat luas dan memiliki topografi yang berbeda-beda seperti pegunungan, dataran tinggi, dan dataran rendah. Keadaan ini menjadikan hujan yang turun sangat bervariasi. Perhatikan curah hujan beberapa kota di Indonesia yang tercatat di stasiun iklim pada tabel berikut ini.
Berdasarkan tabel di atas, Kota Padang memiliki curah hujan paling banyak dalam setahun, yaitu 4.569 mm. Sedang curah hujan bulanan tercatat paling tinggi terjadi di Kota Makassar, yaitu 658 mm (Januari). Kota Kupang dalam setahun hanya menerima curah hujan 1.620 mm (terkecil).
Pengaruh Curah Hujan terhadap Vegetasi Alam di Indonesia
