CARA MEMBUAT HUJAN BUATAN MENGGUNAKAN GARAM
Sebenarnya istilah hujan buatan bukan berarti pekerjaan membuat atau menciptakan hujan. Namun hujan buatan merupakan sebuah teknologi yang bertujuan untuk meningkatkan dan mempercepat jatuhnya hujan. Agar bisa terbentuk hujan buatan maka diperlukan ketersediaan awan yang mempunyai kandungan air yang cukup, memiliki kecepatan angin yang rendah, serta syarat-syarat lainnya.
Gambar 1.1 Pesawat sedang melakukan penyemaian awan untuk merangsang terjadinya hujan
Hujan buatan dibuat dengan cara menyemai awan dengan menggunakan bahan yang bersifat higroskopik (menyerap air) sehingga proses pertumbuhan butir-butir hujan di dalam awan akan meningkat dan selanjutnya akan mempercepat terjadinya hujan. Awan yang digunakan untuk membuat hujan buatan adalah jenis awan Cumulus (Cu) yang bentuknya seperti bunga kol. Setelah lokasi awan diketahui, pesawat terbang yang membawa bubuk khusus untuk menurunkan hujan diterbangkan menuju awan. Bubuk khusus tersebut terdiri dari glasiogenik berupa Perak Iodida. Zat itu berfungsi untuk membentuk es. Pesawat juga membawa bubuk untuk “menggabungkan” butir-butir air di awan yang bersifat higroskopis seperti garam dapur atau Natrium Chlorida (NaCl), atau CaCl2 dan Urea.
yang salah padahal sudah memakan biaya yang besar dalam pembuatannya. Oleh karena itu, penyebaran bibit hujan harus memperhatikan arah angin, kelembaban dan tekanan udara.
Hujan buatan biasanya dibuat untuk membantu daerah yang sedang mengalami kekeringan, atau bisa juga dibuat untuk untuk pengisian waduk, danau, untuk keperluan air bersih, irigasi, pembangkit listrik (PLTA), juga antisipasi kebakaran hutan atau lahan dan kabut asap. Karena hujan buatan ini adalah modifikasi cuaca, maka hujan buatan bisa terjadi kapan saja tanpa harus menunggu langit mendung. Dan juga tak perlu khawatir, karena air hujan buatan tidak jauh berbeda dengan hujan asli.
1. Proses Hujan Buatan :
Sifat awan yang menyebabkan hujan oleh manusia digunakan untuk membuat hujan buatan. Dalam mempercepat hujan, orang memberi zat higroskopis sebagai inti kondensasi (perak dioksida, kristal es, es kering atau CO2 padat). Zat-zat tersebut ditaburkan ke udara dengan menggunakan pesawat terbang. Pembuatan hujan buatan disebut sebagai suatu proses pemodifikasian awan dengan menggunakan bahan-bahan kimia, terutama NaCl (garam dapur).
Kemarau panjang seperti yang kita alami sekarang memerlukan usaha untuk menghadapi tantangan iklim. Kemarau panjang menyebabkan tanah kering, air sulit diperoleh, sungai mengering sedangkan angin menerbangkan debu-debuan. Tantangan iklim berupa kelangkaan hujan akibat kemarau panjang dapat dilakukan dengan teknologi tinggi berupa hujan buatan. Cara ini tak bisa terus dilakukan sembarangan karena biayanya terlalu mahal. Hujan buatan hanya ditempuh bila keadaan memang keadaan demikian kritis. Apalagi usaha untuk melakukan hujan buatan ini terkadang hasilnya tepat dan terkadang meleset atau tak sesuai dengan yang diharapkan.
Usaha ini dilakukan dengan menyebarkan zat kimia atau garam halus ke udara dengan bantuan pesawat terbang. Untuk tahap ini hujan yang diharapkan belum tentu akan turun, karena dilakukan proses lanjutan dengan menyebarkan butir-butiran besar di awan. Butiran tersebut akan bertumbukan dan bergantung dengan butir-butir air ini akan menjadi berat dan akan meninggalkan awan jatuh sebagai hujan.
Di daerah yang beriklim tropis, awannya dapat digolongkan dalam awan panas. Untuk mempercepat timbulnya hujan hanya dapat dilakukan melalui proses pembentukan awan panas secara alami.
2. Bahan-bahan kimia yang diperlukan
Untuk mempercepat turunnya hujan buatan dengan memberi zat higroskopis sebagai inti kondensasi. Garam-garaman seperti NaCl dan CaCl2 dalam bentuk bubuk dengan diameter 10-50 mikron, ternyata cukup higroskopis jika disebarkan di udara. Garam-garam itu di udara akan berperan sebagai titik pangkal pembentukan uap-uap air pada awan. Pembentukan butir-butir air juga dapat dilakukan dengan penyebaran garam-garaman tersebut.
Tindakan selanjutnya dapat digunakan bubuk urea. Penyebaran bubuk urea dilakukan beberapa jam setelah penyebaran garam-garaman tadi atau setelah tumbuh awan-awan kecil secara berkelompok pada beberapa beberapa tempat. Bubuk urea selain dapat membentuk awan lebih lanjut, juga bersifat endotermi (menyerap panas) yang sangat baik bila bereaksi dengan air atau uap air. Penyebaran bubuk urea di siang hari dapat mendinginkan lingkungan sekitarnya sehingga kelompok-kelompok kecil awan segera bergabung menjadi kelompok-kelompok besar.
Kelompok awan besar biasanya segera terlihat agak kehitam-hitaman artinya awan hujan telah terbentuk. Tindakan berikutnya adalah penyebaran larutan yang berkomposisi air, urea serta amonium nitrat dengan perbandingan 4 : 3 : 1 ke dalam kelompok-kelompok besar awan yang tampaknya hitam. Besarnya larutan yang disebarkan antara 50 u - 100 u dengan menggunakan peralatan mikron air yang dipasang di pesawat. Larutan ini cukup dingin yaitu sekitar 4° C, yang akan mengikat awan dan mudah meresap ke dalam awan, sehingga dapat mendorong pembentukan butir-butir air yang lebih besar karena berat butir-butir air tersebut akan turun dan menimbulkan hujan.
dapat menyerap panas. Karena itu waktu disebar di udara akan timbul reaksi sebagai berikut:
NaCl + H2O ----> ion-ion + 910 K Cal (eksoterm)
CaCl2 + H2O ---> ion-ion + 915 K Cal (eksoterm)
Urea + H2O ----> ion-ion - 425 K Cal (endoterm)
Sifat garam-garam tersebut dapat dikemukakan sebagai berikut:
Sifat NaCl (garam dapur): berbentuk kristal, mudah larut dalam air (36 g/100 ml air daripada 20°C), dalam bentuk bubuk bersifat higroskopis, banyak terdapat di udara (dari air laut), campuran NaCl dengan es cair mencapai -20°C. Sedangkan CaCl2 adalah berbentuk kristal.
Garam dapur yang dimaksud bukanlah garam meja, tetapi adalah garam yang mempunyai sifat higroskopis yang jauh lebih besar daripada garam meja, sehingga garam meja tak dapat digunakan.
3. Perhitungan waktu yang tepat
Sebelum menyebarkan garam-garaman faktor-faktor klimatologi di daerah itu harus diperhitungkan. Penyebaran dilakukan pada ketinggian 4000-7000 kaki, dengan perhitungan faktor arah angin dan kecepatannya yang akan membawa awan ke daerah sasaran. Penyebaran NaCl dan CaCl2 hendaknya dilakukan pada pagi hari sekitar 07.30, dengan perhitungan karena pembentukan awan berlangsung pada pagi hari (dengan memperhatikan terjadinya penguapan).
Penyebaran bubuk urea biasanya dilakukan sekitar pukul 12.00, dengan perhitungan awan dalam kelompok-kelompok kecil telah terbentuk, sehingga memungkinkan penggabungan awan dalam kelompok besar. Kelompok awan besar yang dimaksud yang dasarnya tampak kehitam-hitaman.
Saat awan besar dengan dasar yang kehitam-hitaman terbentuk, sekitar pukul 15.00 dilakukan penyebaran larutan campuran yang telah dikemukakan di atas. Perhitungannya pada jam-jam tersebut awan telah terbentuk.
ALAT UKUR CURAH HUJAN
Hujan adalah peristiwa turunnya titik-titik air atau kristal-kristal es dari awan sampai ke permukaan tanah. Curah hujan (dalam satuan mm.) merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar, tidak menguap, tidak meresap, dan tidak mengalir.
Alat penakar hujan terbagi dalam 2 jenis yaitu :
a. Penakar hujan biasa tipe Obervatorium (Obs.) atau non recording.
b. Penakar hujan Otomatis / penakar hujan yang dapat mencatat sendiri (self-recording).
Penakar hujan Otomatis terbagi dalam 2 type :
1. Penakar Hujan Otomatis type Hellmann yaitu penakar hujan yang menggunakan sistem pelampung ( Float ).
2. Penakar Hujan Otomatis yang menggunakan sistemTipping Bucket. A. PENAKAR HUJAN BIASA (OBS)
Penakar hujan ini tidak dapat mencatat sendiri (non recording), bentuknya sederhana terbuat dari seng plat tingginya sekitar 60 Cm dicat aluminium, ada juga yang terbuat dari pipa pralon tingginnya 100 Cm. Penakar hujan biasa terdiri dari :
1. Sebuah corong yang dapat dilepas dari bagian badan alat, mulut corong ( bagian atasnya ) terbuat dari kuningan yang berbentuk cincin ( lingkaran ) dengan luas 100 Cm2.
2. Bak tempat menampung air hujan.
3. Kran, untuk mengeluarkan air dari dalam bak ke gelas ukur.
4. Kaki yang berbentuk silinder, tempat memasang penakar hujan pada pondasi kayu dengan cara disekrup.
5. Gelas ukur penakar hujan untuk luas corong 100 cm2 , dengan skala ukur 0 s/d 25 mm. Keseragaman pemasangan alat, cara pengamatan, dan waktu observasi sangat diperlukan untuk memperoleh hasil pengamatan yang teliti, dengan maksud data yang dihasilkan dapat dibandingkan satu sama lain.
1. Penakar hujan harus dipasang pada lapangan terbuka, tanpa ada gangguan disekitar penakar, seperti pohon dan bangunan, kabel atau antene yang melintang diatasnya. Jarak yang terdekat antara pohon / bangunan dengan penakar hujan adalah 1 kali tinggi pohon / bangunan tersebut.
2. Penakar hujan tidak boleh dipasang pada tanah miring (lereng bukit), puncak bukit, diatas dinding atau atap.
3. Penakar dipasang dengan cara disekrup / dipaku pada balok bulat yang dicat putih dan ditanam pada pondasi beton (lihat gambar), sehingga tinggi penakar hujan dari permukaan corong sampai permukaan tanah 120 Cm.(lihat gbr), letak penampang corong harus datar (horizontal) bukaan kran diberi kunci gembok sebagai pengaman.
4. Penakar harus dipagar keliling dengan kawat, ukuran 1.5 m x 1.5 m dengan tinggi 1m, agar tidak dapat diganggu binatang dan orang yang tidak berkepentingan.
Cara pengamatan
1. Pengamatan untuk curah hujan harus dilakukan tiap hari pada jam 07.00 waktu setempat, atau jam-jam tertentu.
2. Buka kunci gembok dan letakkan gelas penakar hujan dibawah kran, kemudian kran dibuka agar airnya tertampung dalam gelas penakar.
3. Jika curah hujan diperkirakan melebihi 25 mm. sebelum mencapai skala 25 mm. kran ditutup dahulu, lakukan pembacaan dan catat. Kemudian lanjutkan pengukuran sampai air dalam bak penakar habis, seluruh yang dicatat dijumlahkan.
4. Untuk menghindarkan kesalahan parallax, pembacaan curah hujan pada gelas penakar dilakukan tepat pada dasar meniskusnya.
5. Bila dasar meniskus tidak tepat pada garis skala, diambil garis skala yang terdekat dengan dasar meniskus tadi.
6. Bila dasar meniskus tepat pada pertengahan antara dua garis skala, diambil atau dibaca ke angka yang ganjil, misalnya : 17,5 mm. menjadi 17 mm, 24,5 mm. menjadi 25 mm.
8. Untuk pembacaan lebih kecil dari 0,5 mm, pada kartu hujan ditulis angka 0 (Nol) dan tetap dinyatakan sebagai hari hujan.
9. Jika tidak ada hujan, beri tanda ( – ) atau ( . ) pada kartu hujan.
10. Jika tidak dapat dilakukan pengamatan dalam satu atau beberapa hari, beri tanda (X) pada kartu hujan.
11. Apabila gelas penakar hujan biasa (Obs.) pecah, dapat digunakan gelas penakar hujan Hellman dimana hasil yang dibaca dikalikan 2. Atau dapat juga dipakai gelas ukur yang berskala ml.
Pemeliharaan
1. Alat harus selalu dijaga tetap bersih, dan dicat aluminium. 2. Kayu di cat putih, supaya tahan lama terhadap rayap dan cuaca.
3. Corong harus tetap bersih, tidak boleh tertutup oleh benda-benda atau kotoran yang dapat menyumbatnya.
4. Kran harus selalu diperiksa, jika bocor (air menetes keluar) sumbu pembuka kran dikeluarkan kemudian diberi gemuk. Apabila badan penakar hujan bocor, maka harus segera diperbaiki dengan disolder.
5. Bak penampung air hujan harus sering dikontrol dan dibersihkan dari endapan debu / kotoran, dengan jalan menuangkan air kedalamnya dan kran dibuka.
6. Gelas penakar hujan harus dijaga tetap bersih jangan sampai berlumut, dan disimpan pada tempat yang aman agar tidak terjatuh / pecah.
7. Rumput disekitar tempat penakar hujan dipasang, harus selalu pendek dan rapih tidak boleh ada semak semak disekitarnya.
B. PENAKAR HUJAN OTOMATIS PENAKAR HUJAN OTOMATIS TYPE HELLMANN
tingginya antara 100 sampai dengan 120 Cm. Jika pintu penakar hujan dalam keadaan terbuka, maka bagian dalamnya akan terlihat seperti gambar terlampir :
Syarat -syarat pemasangan
Pada umumnya persyaratan tempat pemasangan alat penakar hujan type Hellman, sama dengan alat penakar hujan biasa (Obs). Alat ini dipasang dengan cara disekrup pada alas papan yang dipasang pada pondasi beton, sehingga tinggi permukaan corongnya dari permukaan tanah adalah 140 Cm. Letak permukaan corong penakar, dan dasar tempat meletakkan tabung berpelampung harus benar-benar datar (waterpas).
Prinsip kerja alat
Jika hujan turun, air hujan akan masuk kedalam tabung yang berpelampung melalui corongnya, air yang masuk kedalam tabung mengakibatkan pelampung beserta tangkainya terangkat (naik keatas). Pada tangkai pelampung terdapat tangkai pena yang bergerak mengikuti tangkai pelampung, gerakan pena akan menggores pias yang diletakkan/digulung pada silinder jam yang dapat berputar dengan sendirinya. Penunjukkan pena pada pias sesuai dengan jumlah volume air yang masuk ke dalam tabung, apabila pena telah menunjuk angka 10 mm. maka air dalam tabung akan keluar melalui gelas siphon yang bentuknya melengkung. Seiring dengan keluarnya air maka pelampung akan turun, dan dengan turunnya pelampung tangkai penapun akan bergerak turun sambil menggores pias berupa garis lurus vertikal. Setelah airnya keluar semua, pena akan berhenti dan akan menunjuk pada angka 0, yang kemudian akan naik lagi apabila ada hujan turun.
Cara mengkalibrasi penakar hujan type Hellmann
Mengkalibrasi penakar hujan type Hellmann, dapat juga diartikan penyetelan pertama atau penyetelan ulang kedudukan posisi pena dan posisi pipa gelas siphon sebelum alat dioperasikan. Penyetelan yang dilakukan disini adalah penyetelan untuk menentukan kedudukan / posisi pena dipias pada posisi awal 0 mm dan posisi puncak angka 10 mm.
1. Ambil silinder jam, putar per secukupnya, pasang pias pada silinder tersebut dengan menggunakan penjepitnya, kemudian letakkan silinder jam pada sumbunya dengan hati-hati.
2. Tuangkan air ke dalam corong secukupnya, sampai air keluar melalui pipa gelas siphon. Setelah air berhenti mengalir, berarti permukaan air berada tepat pada ujung bawah saluran gelas siphon yang berada pada tabung.
3. Pada kedudukan demikian, pena harus menunjuk posisi awal yaitu angka 0 pada pias. Jika pena menunjuk lebih atau kurang dari 0, maka kedudukannya dapat diatur dengan jalan mengendurkan sekrup yang menyekrup tangkai pena dengan tangkai pelampung. Setelah sekrup kendur, kedudukan pena dapat disetel (dinaikkan atau diturunkan) sehingga pena menunjuk pada angka 0, kemudian sekrup tadi dikencangkan kembali.
4. Setelah memperoleh posisi pena pada angka 0, tindakan selanjutnya ialah menentukan posisi puncak pena yaitu pada angka 10. Caranya tuangkan air sebanyak 10 mm. sesuai takaran pada gelas hujan Hellmann atau sebanyak 200 cc (200 ml) kedalam corong penakar hujan secara perlahan-lahan, sambil memperhatikan gerakan pena dan kedudukan air dalam gelas siphon. Bila air telah tertuang semua dan pena tepat menunjukkan angka 10 pada pias, namun air belum tertumpah keluar melalui pipa gelas siphon berarti kedudukan gelas siphon terlalu tinggi. Untuk itu kedudukan pipa gelas siphon harus diturunkan yaitu dengan cara mengedurkan klem/sekrup yang terdapat pada gelas siphon. Kemudian secara perlahan-lahan masukkan (turunkan gelas siphon) dengan arah kedalam tabung, sambil memperhatikan permukaaan air yang terdapat pada lengkungan gelas siphon.
5. Jika keadaan terjadi sebaliknya, yaitu air sudah tumpah keluar sebelum pena menunjukkan angka 10, berarti kedudukan pipa gelas siphon terlalu rendah. Untuk mengatasinya kendurkan sekrup dan tarik keatas pipa gelas siphon secukupnya, kemudian ulangi lagi perlakuan seperti diatas, sehingga apabila dituangkan air sebanyak 200ml. Pena akan turun tepat pada posisi angka 10mm pada pias.
6. Setelah penyetelan posisi pena pada angka 0 dan 10, kemudian lakukan beberapa kali menuangkan air sebanyak 200 cc dan apabila hasilnya baik, maka alat siap dioperasikan.
a. Corong penakar hujan harus selalu diperiksa dan dibersihkan dari debu / kotoran agar tidak menyumbat.
b. Pena harus tetap bersih bila rusak segera diganti, apabila penanya jenis catridge agar diganti kalau sudah tidak nyata pencatatannya. Pemasangan kembali pena tidak boleh terlalu keras menekan pias, karena akan mengganggu kepekaan dan ketelitian alat.
c. Apabila gerakan pelampung saat naik dan turun tidak lancar atau tersendat, bersihkan tangkai pelampung dan periksa / bersihkan pipa gelas siphon serta tabung tempat pelampung dari kotoran / lumut yang melekat.
C. PENAKAR HUJAN OTOMATIS TYPE TIPPING BUCKET Penakar hujan Otomatis type Tipping bucket terbagi 2 macam yaitu : 1. Penakar Hujan Tipping Bucket yang sistem kerjanya mekanik
Penakar hujan Tipping Bucket jenis ini yaitu merk Jules Richard, yang terpasang dan dioperasikan dibeberapa Stasiun Meteorologi BMG pada tahun 1976, kemungkinan besar saat ini sudah banyak yang tidak dioperasikan lagi. Luas permukaan corong penakar hujan ini 400 Cm2. Silinder jam untuk meletakkan pias, serta perlengkapan bucketnya berada pada satu kotak, dan dapat diangkat keluar dari badan penakar hujan saat penggantian pias. piasnya berskala 50 mm. Pada saat penggantian pias kedudukkan pena tidak perlu dirubah atau diturunkan, sebagaimana halnya pada penakar hujan type Hellman. Dalam pemasangan alat ini, tinggi permukaan corongnya 140 Cm dari permukaan tanah.
Prinsip kerja alat :
2. Penakar hujan Tipping Bucket yang sistem kerjanya elektrik.
Pada umumnya peralatan Automatic Weather Station (AWS) yang kini banyak dioperasikan di Stasiun Meteorologi, perangkat sensor penakar hujannya menggunakan Tipping Bucket. Dimana pada saat bucketnya saling berjungkit, secara elektrik terjadi kontak dan menghasilkan keluaran nilai curah hujan yang displaynya dapat dilihat pada monitor. Penakar hujan type tipping bucket, nilai curah hujannya tiap bucket berjungkit tidak sama, serta luas permukaan corongnya beragam tegantung dari merk pembuatnya. Jadi dalam kita mengoperasikan penakar hujan jenis tipping bucket, kita harus pula mengetahui secara teliti dasar dari perhitungan data yang dihasilkannya. Untuk itu perlu dilakukan pengetesan atau mengkalibrasinya, dengan cara menuangkan sejumlah air sesuai dengan luas permukaan corong dan nilai curah hujan tiap jungkit / tip bucketnya. Jadi nilai curah hujan 1 mm yang masuk pada luasan permukaan corong yang berbeda, maka volume air yang tertampung pun berbeda.
Pemeliharaan
a. Corong penakar, terutama pada bagian saringannya / debris filter (lihat gambar), harus selalu diperiksa dan dibersihkan dari debu atau kotoran yang melekat , sehingga tidak akan menyumbat masuknya air hujan.
b. Perangkat tipping bucket secara periodik diperiksa, serta dibersihkan dari kotoran yang melekat, supaya keseimbangannya tetap terjaga sehingga hasil pencatatannya tetap teliti.
