Evapotranspirasi (evapotranspiration)

(1)

PENGUAPAN



 KompetensiKompetensi: : Memahami tentang dasarMemahami tentang dasar--dasar hidrologi, parameter hidrologi (hujan, dasar hidrologi, parameter hidrologi (hujan, klimatologi dan aliran), metode

klimatologi dan aliran), metode--metode metode analisis serta aplikasinya dalam rekayasa analisis serta aplikasinya dalam rekayasa teknik sipil.

teknik sipil. 

 Sub KompetensiSub Kompetensi: : Mahasiswa mampu Mahasiswa mampu menghitung kehilangan hujan oleh proses menghitung kehilangan hujan oleh proses evaporasi, transpirasi, evapotranspirasi evaporasi, transpirasi, evapotranspirasi beserta metode yang digunakan dan beserta metode yang digunakan dan mempersiapkan analisis nilai penguapan mempersiapkan analisis nilai penguapan dalam analisis hidrologi secara

(2)

Pengertian Umum

Penguapan merupakan salah satu

mata rantai proses dalam siklus

hidrologi. Penguapan dapat terjadi

di semua permukaan yang

mengandung air (

moisture

),

seperti permukaan air, permukaan

tanah, permukaan tanaman,

permukaan yang tertutup tanaman

dan lain sebagainya.

Evaporasi



 Perubahan air menjadi uap air dan kembali Perubahan air menjadi uap air dan kembali ke atmosfir

ke atmosfir 

 Terjadi di permukaan (antarTerjadi di permukaan (antar--muka/muka/interface interface udara

udara--air)air)

uap air

(3)

Analisis Hidrologi



 Tidak semua analisis dalam hidrologi Tidak semua analisis dalam hidrologi memasukkan variabel penguapan sebagai memasukkan variabel penguapan sebagai bagian yang penting

bagian yang penting 

 analisis hidrologi untuk pengendalian banjir analisis hidrologi untuk pengendalian banjir besarnya penguapan dari tampungan air di besarnya penguapan dari tampungan air di alur sungai umumnya diabaikan

alur sungai umumnya diabaikan 

 Penguapan diperhitungkan pada analisis Penguapan diperhitungkan pada analisis hidrologi perencanaan ketersediaan air, hidrologi perencanaan ketersediaan air, perencanaan irigasi, neraca air (

perencanaan irigasi, neraca air (water water balance

balance) waduk. pengelolaan lahan () waduk. pengelolaan lahan (field field management

management). ).

Pembagian Penguapan



 Penguapan (Penguapan (evaporationevaporation))

proses perubahan dari zat cair atau proses perubahan dari zat cair atau padat menjadi gas. Lebih spesifik padat menjadi gas. Lebih spesifik penguapan adalah proses transfer air penguapan adalah proses transfer air dari permukaan bumi ke atmosfir. dari permukaan bumi ke atmosfir. 

 Transpirasi (Transpirasi (transpirationtranspiration))

penguapan air yang terserap tanaman, penguapan air yang terserap tanaman, tidak termasuk penguapan dari

tidak termasuk penguapan dari

permukaan tanah. Setiap hari tanaman permukaan tanah. Setiap hari tanaman yang tumbuh secara aktif melepaskan yang tumbuh secara aktif melepaskan uap air 5 sampai 10 kali sebanyak air uap air 5 sampai 10 kali sebanyak air yang dapat ditahan.

(4)

Pembagian Penguapan



 Evapotranspirasi (Evapotranspirasi (evapotranspirationevapotranspiration)) penguapan yang terjadi dari permukaan penguapan yang terjadi dari permukaan bertanaman. Sekitar 95.000 mil kubik/thn bertanaman. Sekitar 95.000 mil kubik/thn air menguap ke angkasa. Hampir 80.000 air menguap ke angkasa. Hampir 80.000 mil kubik menguapnya dari lautan.

mil kubik menguapnya dari lautan. 

 Evapotranspirasi potensial (Evapotranspirasi potensial (potential potential

evapotranspiration evapotranspiration))

evapotranspirasi yang terjadi apabila evapotranspirasi yang terjadi apabila kandungan air (

kandungan air (moisture supplymoisture supply) tidak ) tidak terbatas.

terbatas. 

 Evapotranspirasi nyata (Evapotranspirasi nyata (actual actual

evapotranspiration evapotranspiration))

evapotranspirasi yang terjadi

evapotranspirasi yang terjadi sangat sangat tergantung dari ketersediaan air tergantung dari ketersediaan air

Faktor Meteorologis



Suhu

Agar terjadi penguapan maka

diperlukan panas di dalam air yang

manjadi dingin pada saat terjadi

penguapan.



Kelambaban (humidity)

Apabila suhu udara naik, maka

kelembaban akan turun, begitu

juga sebaliknya. Oleh sebab itu bila

kelembaban udara naik dan suhu

turun maka laju penguapan akan

turun

(5)

Faktor Meteorologis



Tekanan udara (barometer)

tekanan udara diikuti

perubahan faktor meteorologi

lain, seperti angin, suhu



Angin

makin tinggi kecepatan angin,

maka laju penguapan juga

akan bertambah

Faktor fisik/geografis



Kualitas air

Apabila di dalam air tertahan

bahan

bahan--bahan tertentu maka

bahan tertentu maka

tekanan uap air dipermukaan akan

berkurang, yang akan mengurangi

laju penguapan.



Bentuk, luas dan kedalaman air

adanya pengaruh faktor bentuk

permukaan, luas dan kedalaman

air terhadap laju penguapan,

meskipun sangat kecil.

(6)

Pengukuran Langsung



 AtmometerAtmometer

Alat pengukur evaporasi ini cukup Alat pengukur evaporasi ini cukup sederhana, berupa bejana berpori yang sederhana, berupa bejana berpori yang diisi air. Besarnya penguapan dalam diisi air. Besarnya penguapan dalam jangka waktu tertentu, misalnya harian jangka waktu tertentu, misalnya harian didapatkan dari nilai selisih pembacaan didapatkan dari nilai selisih pembacaan sebelum dan sesudah percobaan. sebelum dan sesudah percobaan.

Pengukuran Langsung



 Evaporation PanEvaporation Pan

Untuk mengukur evaporasi dari muka air Untuk mengukur evaporasi dari muka air bebas dapat digunakan panci penguapan bebas dapat digunakan panci penguapan ((evevaporation panaporation pan). ). Terdapat tiga macam Terdapat tiga macam panci penguapan yang sering digunakan, panci penguapan yang sering digunakan, yaitu panci penguapan klas A (

yaitu panci penguapan klas A (class A class A evaporation pan evaporation pan)) 25.4 cm = 1” 4” 1.21 m = 14’ Bejana logam Tidak dicat (galvanize) Rangka kayu

(7)

panci penguapan tertanam (

sunken

evaporation pan

))

3’x3’

3’ 4’’

panci penguapan terapung (

floating

evaporation pan

))

Angker Ponton Kisi-kisi Kisi-kisi Angker

(8)

Pendekatan teoritis



Persamaan

Persamaan--persamaan

persamaan

Empirik (

Empirical Equations

))



Keseimbangan Air (

Water

Balance Methods

))



Aerodynamic Method



Energy Balance Method



Combination Method



Priestley

Priestley--Taylor Method

Taylor Method

Persamaan Empirik

E

=

C

((

ew

–

ea

))

dengan:

C

= koefisien penguapan

ew

= tekanan uap air

maksimum dalam inHg

ea

= tekanan uap air sesaat,

berdasarkan suhu rata

berdasarkan suhu rata--rata

rata

bulanan dan kelembaban

stasiun terdekat

(9)

Keseimbangan Air

I = O

±



S

dengan: dengan:

II = masukan (= masukan (inflowinflow))

O

O = keluaran (= keluaran (outflowoutflow))



SS = perubahan tampungan (= perubahan tampungan (change in change in storage)

storage)

Metode imbangan air



Pada reservoir:



E = P + Q

E = P + Q –

– O

O –

– I

I –

–



S



Dengan: Dengan: E = vol. evaporasi, P = E = vol. evaporasi, P =

presipitasi, Q = inflow limpasan presipitasi, Q = inflow limpasan permukaan, O = outflow, I = infiltrasi, permukaan, O = outflow, I = infiltrasi,



S = perubahan tampungan. Selang S = perubahan tampungan. Selang waktu umumnya 1 minggu

(10)

Aerodynamic Method

dengan: dengan:

E

E_a= evaporasi dari muka air bebas selama = evaporasi dari muka air bebas selama periode pengamatan,

periode pengamatan,

B

B = faktor empiris tergantung kepada konstanta = faktor empiris tergantung kepada konstanta von Karman (

von Karman (kk), rapat massa udara (), rapat massa udara (ρρa), rapat ), rapat

massa air (

massa air (ρρw), kecepatan angin pada 2 m di w), kecepatan angin pada 2 m di atas permukaan (

atas permukaan (UU2) dan tekanan udara ) dan tekanan udara

ambient ( ambient (pp),),

e

e_as= tekanan uap jenuh di udara pada temperatur = tekanan uap jenuh di udara pada temperatur sama dengan temperatur air,

sama dengan temperatur air,

e

ea= tekanan uap nyata pada ketinggian = tekanan uap nyata pada ketinggian

pengamatan. pengamatan.



_as

_a



a

B

e

E





Energy Balance Method

dengan: dengan:

E

E = laju evaporasi (mm/hari),= laju evaporasi (mm/hari),

ll_v_v = panas latent untuk penguapan (J/kg),= panas latent untuk penguapan (J/kg), ρ

ρ_w_w = massa jenis air (kg/m= massa jenis air (kg/m33_),_), R

R_n_n = radiasi neto (W/m= radiasi neto (W/m22_),_), H

Hss = suplai panas ke aliran udara (W/m= suplai panas ke aliran udara (W/m22),),

G

G = suplai panas ke dalam tanah (W/m= suplai panas ke dalam tanah (W/m22_)._).

Energi untuk penguapan tergantung suhu. Energi untuk penguapan tergantung suhu.

Berdasarkan prinsip pendekatan Berdasarkan prinsip pendekatan

keseimbangan energi dan hukum Dalton keseimbangan energi dan hukum Dalton telah dikembangkan rumus empiris

telah dikembangkan rumus empiris PenmanPenman





e i R R Rn 1 



Rn Hs G



l E w v     1

(11)

Pendekatan Combination Method

Bentuk persamaan dasarnya: Bentuk persamaan dasarnya:

Pendekatan Priestley

Pendekatan Priestley--Taylor

Taylor



 dengan:dengan: 

 Er = laju penguapan dihitung dengan Er = laju penguapan dihitung dengan

keseimbangan energi keseimbangan energi



 Ea = laju penguapan dihitung dengan cara Ea = laju penguapan dihitung dengan cara

aerodinamik aerodinamik



  = gradien tekanan uap air jenuh= gradien tekanan uap air jenuh 

  = tetapan psikometrik (psychometric = tetapan psikometrik (psychometric

constant) constant) a r E E E         r E E      

Rumus Hitungan Perkiraan

Evapotranspirasi

Mengingat evapotranspirasi

tergantung pada jenis dan tahap

pertumbuhan tanaman, maka

digunakan acuan hitungan yaitu

evapotranspirasi tanaman acuan

((

reference crop evapotranspiration

)

yang didefinisikan sebagai berikut

(Doorenbos, dkk, 1977):

““Laju evapotranspirasi dari hamparan

Laju evapotranspirasi dari hamparan

tanaman rumput dengan tinggi

merata sama yang tumbuh normal

(12)

ETo

Dalam praktek terdapat dua pengertian

tentang evapotranspirasi, yaitu

tentang evapotranspirasi, yaitu ::

1. 1. evapotranspirasi potensial (

evapotranspirasi potensial (

potential

evapotraspiration

)),

, diartikan sebagai

diartikan sebagai

kehilangan air yang terjadi apabila

persediaan kelengasan tidak pernah

berhenti

berhenti,, dan

dan

2. 2. evapotrasnpirasi nyata (

evapotrasnpirasi nyata (

actual

evapotranspiration

)),

, sangat tergantung

sangat tergantung

dari ketersediaan air.

Eto

dan

Etr



Nilai evapotranspirasi potensial

suatu jenis tanaman pada periode

tumbuh tertentu (

Eto

) didapat

dengan mengalikan evapotranspirasi

tanaman acuan (

Etr

) dengan

koefisien tanaman (

kc

).



Memperhatikan kondisi lengas tanah

((

soil moisture

), nilai evapotranspirasi

nyata (

Et

) didapat dari perkalian

antara

(13)

Rumus Thornthwaite

rumus hitungan evapotranspirasi potensial dengan rumus hitungan evapotranspirasi potensial dengan menggunakan indeks panas bulanan, terutama sekali menggunakan indeks panas bulanan, terutama sekali untuk tanaman

untuk tanaman--tanaman yang rapat dan pendektanaman yang rapat dan pendek



 dengan:dengan:



 PE*PE* = evapotranspirasi potensial tahunan,= evapotranspirasi potensial tahunan,



 J J = indeks panas tahunan,= indeks panas tahunan,



 jnjn = indeks panas bulanan pada bulan ke n,= indeks panas bulanan pada bulan ke n,



 tntn = suhu rerata pada bulan ke = suhu rerata pada bulan ke nn,,



 t t = suhu rerata tahunan,= suhu rerata tahunan,



 a a = konstanta,= konstanta,



  = faktor koreksi akibat panjang hari yang berbeda = faktor koreksi akibat panjang hari yang berbeda setiap bulan setiap bulan a J t PE       1.6 10 *



   12 1 n n j J 514 . 1 5 _      n n t j 498 . 0 10 178 10 771 10 675 9 3   7 2   4    J  J  J a

4 metode umum

Metode Temp era tur Kele mbab an Angi n Sinar Mata hari Radi asi Pengu apan Ling kung an Blaney-Criddle * 0 0 0 0 Radiasi * 0 0 * (*) 0 Penman * * * * (*) 0 Panci

(14)

Blaney

Blaney--Criddle

Criddle

Metode Blaney

Metode Blaney--Criddle digunakan pada suatu areal Criddle digunakan pada suatu areal yang hanya memiliki data temperatur udara. yang hanya memiliki data temperatur udara.

ETr = c.[p(0,46.T + 8)] ETr = c.[p(0,46.T + 8)] ETr

ETr = evapotranspirasi tanaman acuan bulanan, = evapotranspirasi tanaman acuan bulanan, mm/hari,

mm/hari,

T

T = temperatur rerata harian selama bulan yang = temperatur rerata harian selama bulan yang ditinjau (oC),

ditinjau (oC),

p

p = rata= rata--rata persen dari jumlah jam siang tahunan rata persen dari jumlah jam siang tahunan (tabel) dicari berdasarkan bulan dan letak (tabel) dicari berdasarkan bulan dan letak lintang,

lintang,

c

c = faktor penyesuaian yang tergantung dari harga = faktor penyesuaian yang tergantung dari harga minimum lengas nisbi (RHmin), jam penyinaran minimum lengas nisbi (RHmin), jam penyinaran dan kecepatan angin siang hari.

dan kecepatan angin siang hari.

Bagan Perhitungan dengan Blaney

Bagan Perhitungan dengan Blaney--CriddleCriddle

Tabel 1: Lintang&bulan T rerata p P(0,46T+8) RHmin % n/N U2hari siang(m/dt) Grafik Blaney x ETr (mm/hr) perkiraan perkiraan perkiraan

(15)

Radiasi matahari

Formula yang disarankan: Formula yang disarankan:

ETr

ETr= = cc.(.(WW..RsRs) mm/hr) mm/hr

dengan: dengan:

ETr

ETr = evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari = evapotranspirasi tanaman acuan, mm/hari untuk waktu yang ditentukan

untuk waktu yang ditentukan

Rs

Rs = radiasi matahari di permukaan bumi= radiasi matahari di permukaan bumi W

W = faktor kedalaman yang tergantung pada = faktor kedalaman yang tergantung pada temperatur dan lintang

temperatur dan lintang c

c = faktor penyesuaian yang tergantung dari = faktor penyesuaian yang tergantung dari harga minimum lengas nisbi (RHmin), jam harga minimum lengas nisbi (RHmin), jam penyinaran dan kecepatan angin siang hari. penyinaran dan kecepatan angin siang hari.

Bagan Perhitungan dengan Metode

Radiasi

Tabel 1: Lintang&bulan : Ra (mm/day) (0,25+0,5n/N) Rs RHmin % W.Rs U hari siang perkiraan perkiraan n/N nmean N W x Tabel 1: Lintang&bulan Tabel 1: Lintang&bulan

(16)

Pan

Pan--evaporation

evaporation

pan Green Dry varies ≥50 wind pan Green crop Dry

varies ≥50 wind Case A Case A Case B Case B

ETr

=

Kp.Epan

dengan:

ETr

= Evapotranspirasi

= Evapotranspirasi tanaman

tanaman

acuan

acuan, mm/hari

, mm/hari

Kp

= koefisien panci f(tipe pan,

perletakan, RHmean, kec.

Angin,

fetch

))

Epan = evaporasi pan

Epan = evaporasi pan, mm/hari

, mm/hari

Rumus Panci Evaporasi

(17)

Penman



Metode ini menggunakan prinsip

keseimbangan energi dan pertukaran

massa. Metode

Penman

dalam

hitungannya menggunakan data iklim

secara maksimum seperti data

temperatur, kelembaban udara, radiasi

matahari dan kecepatan angin, maka

prakiraan evapotranspirasi dianggap

mempunyai ketelitian yang cukup tinggi.



Rumus Penman digunakan untuk

memperkirakan nilai evapotranspirasi

potensial berdasarkan gabungan

pendekatan cara

energy balance method

dan

aerodynamic method

juga banyak

dikembangkan.

Metode Penman

Rumus Penman untuk hitungan evapotrasnpirasi Rumus Penman untuk hitungan evapotrasnpirasi

acuan (ETr) (Doorenbos, dkk, 1977): acuan (ETr) (Doorenbos, dkk, 1977):

dengan: dengan:

ET

ETr r = evapotranspirasi acuan (mm/hari),= evapotranspirasi acuan (mm/hari),

W

W = faktor bobot = faktor bobot yang tergantung pada yang tergantung pada temperatur dan ketinggian

temperatur dan ketinggian,,

Rn

Rn = radiasi neto ekuivalen dengan nilai = radiasi neto ekuivalen dengan nilai evaporasi (mm/hari),

evaporasi (mm/hari),

ff(u) (u) = fungsi faktor kecepatan angin,= fungsi faktor kecepatan angin,

ea

ea = tekanan uap air jenuh (mbar),= tekanan uap air jenuh (mbar),

ed

ed = tekanan uap air nyata (mbar),= tekanan uap air nyata (mbar),

ea

ea--eded = selisih tekanan uap jenuh dan nyata pada = selisih tekanan uap jenuh dan nyata pada temperatur udara (mbar),

temperatur udara (mbar),

 





W

Rn

W

f

u

e

a

e

d



c

(18)

ea mbar RH/100 ed mbar x  (ea-ed)mbar f(u) (1-W) (1-W)f(u)(ea-ed) mm/day x x Ra mm/day N hr/day n hr/day n/N (0.25+0.50 n/N) Rs mm/day Rns mm/day (1-)Rs ÷ x f (T) f (ed) f (n/N) Rn1=f(T)f(ed)f(n /N) mm/day  Rn=Rns-Rn1 W W.Rn c Etr Etr=c[W.Rn+(1-W)f(u)(ea-ed)] mm/day + x x x x