40
AWAN DAN KELEMBABAN
Siklus Air di Atmosfir
Siklus hidrologi: uap air dari benda mati (evaporasi) dan benda hidup (transpirasi), berkondensasi menjadi awan, dan turun sebagai hujan (presipitasi). 15% uap air disumbang daratan, sisanya dari laut.
Penguapan, Kondensasi, dan Titik Jenuh
Jika sejumlah air dipanaskan, energi kinetik molekul-molekulnya akan bertambah, sehingga molekul-molekul tersebut mampu memisahkan diri dari genangan tersebut dan naik ke udara sekitar. Proses terpisahnya molekul-molekul tersebut terlihat sebagai perubahan wujud air dari cair menjadi uap, dan dinamai evaporasi. Proses perubahan wujud air dari uap menjadi cairan dinamai kondensasi.
41 Titik jenuh adalah keadaan ketika jumlah molekul air yang menguap = jumlah molekul air yang berkondensasi. Angin mendukung terjadinya proses evaporasi dengan membawa pergi uap-uap air dari tempat asalnya, mengakibatkan titik jenuh sulit tercapai dan uap-uap air terus terbentuk. Inti kondensasi merupakan partikel-partikel di udara yang menjadi tempat menempelnya molekul-molekul air sehingga mereka mampu berkondensasi. Inti kondensasi membantu terbentuknya awan dan hujan.
Kelembaban
Tekanan Uap
Tekanan uap adalah kontribusi tekanan yang diberikan oleh air terhadap tekanan udara keseluruhan. Digunakan untuk mengukur jumlah air yang terkandung di udara.
Tekanan uap jenuh menerangkan berapa jumlah uap air yang diperlukan untuk membuat udara jenuh pada temperatur dan tekanan tertentu.
42
Kelembaban Relatif
Kelembaban relatif (relative humidity, RH) berguna untuk mengetahui tingkat kejenuhan udara. Kelembaban relatif adalah rasio jumlah uap air saat itu dengan jumlah uap air maksimum yang dapat ditanggung oleh udara saat itu juga. Kita bisa mengubah kelembaban relatif dengan cara mengubah suhu udara atau mengubah jumlah uap air di udara.
Kelembaban relatif berpengaruh nyata terhadap proses metabolisme makhluk hidup. Dari kelembaban relatif udara, kita bisa mengetahui bahwa udara panas dengan kelembaban relatif yang kecil dapat mengandungi lebih banyak uap air daripada udara dingin yang telah jenuh.
Peta kelembaban relatif di wilayah Papua. Kelembaban relatif >90% di wilayah Puncak Jaya disebabkan karena suhu di sana yang rendah sehingga udara dari Laut Arafura lekas menjadi jenuh. Kelembaban antara 50 – 55% di dekat Nabire menunjukkan adanya angin fohn yang kering dan panas.
Titik Embun
Titik embun adalah suhu yang diperlukan udara untuk menjadi jenuh tanpa mengubah jumlah uap air dan tekanannya. Titik embun yang dekat dengan suhu lingkungan menggambarkan kelembaban relatif udara yang besar. Titik embun yang jauh dari suhu lingkungan menggambarkan kelembaban relatif udara kecil. Titik embun dapat dihitung dengan menggunakan termometer bola basah dan bola kering.
Kelembaban Relatif dan Kenyamanan
Ketika udara lembab, keringat yang keluar dari tubuh kita tidak banyak menguap, membuat kita merasa gerah. Suhu termometer bola basah dapat digunakan sebagai acuan kasar →jika suhunya melebihi suhu kulit kita, maka suhu tubuh kita akan terus meningkat jika kita berada di luar→pingsan, heatstroke, kematian. Suhu tubuh terus meningkat jika suhu termometer bola basah > suhu kulit, karena air keringat yang keluar akan menyerap panas dari lingkungan dan memberikannya pada kulit.
43 Tingkat kegerahan diukur secara kuantitatif dengan heat index. Ada 4 skala heat index, skala 1 merupakan yang terparah, skala 4 merupakan yang terlemah. Indonesia berada di skala 3-4 pada bulan Maret 2012. Heat index bersama-sama dengan wind chill dianggap sebagai apparent temperature, yaitu suhu udara yang dirasakan manusia.
Mengukur Kelembaban
Untuk mengukur kelembaban, digunakan peralatan seperti: Psikrometer, terdiri atas termometer bola basah dan bola kering, dengan perumusan tertentu beda temperatur bola basah dan kering ini dapat dikonversi menjadi data kelembaban. Higrometer, ada yang menggunakan rambut, listrik, atau radiasi inframerah. Higrometer titik embun menggunakan cermin yang didinginkan hingga embun terbentuk, lalu suhu cermin dicatat
Psikrometer
Higrometer:
1. Higrometer rambut bekerja atas asas bahwa rambut memanjang jika kelembaban bertambah dan memendek jika kelembaban berkurang.
2. Higrometer elektronik bekerja atas asas bahwa hambatan batang karbon berubah sesuai
kelembaban.
3. Higrometer inframerah bekerja atas dasar penyerapan energi radiasi oleh uap air.
Higrometer rambut Higrometer inframerah Higrometer listrik Higrometer titik embun
44
Embun, Kabut dan Embun Jalad
Embun dan Embun Jalad
Embun terjadi jika udara yang tidak terlalu kering melewati permukaan bumi yang suhunya di bawah titik embun. Dengan mekanisme berbeda dari embun upas di Dieng, embun es terjadi jika udara terus memindahkan panasnya ke darat sehingga suhunya turun di bawah 0 C. Jika udara cukup dingin, maka titik bekunya dapat berada di bawah 0 C. Pada kondisi ini, uap air di udara dapat langsung berubah menjadi kristal es (deposisi). Kristal es ini disebut embun jalad.
Embun upas yang terjadi di Dieng terjadi jika udara sangat kering sehingga udara dingin, yang memiliki sedikit kandungan air, dapat masuk ke bagian sel tanaman dan membekukan air di dalam sel sehingga sel tanaman menjadi rusak. Sebagian kecil air di udara kemudian menempel pada tanaman dan langsung membeku menjadi es.
Kabut
Pembentukan kabut dimulai ketika udara mendingin dengan kelembaban relatif ≥75%. Pada saat ini, uap air mulai berkondensasi pada inti-inti kondensasi higroskopik (pencari air) seperti partikel-partikel garam. Kabut yang terjadi pada tahap ini disebut haze (kabut tipis).
Jika suhu terus menurun hingga titik embun, maka kelembaban relatifnya akan naik hingga 100%. Pada tahap ini titik-titik air pada haze telah tumbuh sedemikian besar hingga mirip seperti awan yang ada di muka Bumi, yang disebut kabut.
Ada dua proses cuaca yang mampu menghasilkan kabut, yaitu pendinginan udara secara radiasi di malam hari, dan adveksi udara lembab ke kawasan yang lebih dingin.
Pendinginan udara secara radiasi: ketika malam hari cerah, tanah meradiasikan panas ke angkasa (langit cerah mampu meluluskan radiasi inframerah) dan udara memindahkan panasnya ke tanah yang sedang mendingin. Jika suhu udara mencapai titik embun dan komposisi uap air + inti kondensasi mencukupi, maka selain terbentuk embun juga akan terbentuk kabut.
Pembentukan kabut secara adveksi terjadi ketika udara lembab dibawa angin menuju ke tempat yang lebih dingin, sehingga udara lembab tersebut mendingin hingga titik embunnya dan terbentuklah kabut.
Kabut yang terjadi di lereng gunung disebut upslope fog. Kabut yang terjadi akibat air hangat yang di lingkupi udara dingin disebut steam fog. Kabut yang terjadi ketika air hujan yang hangat jatuh di tempat-tempat berudara dingin disebut precipitation fog. Kabut yang terlihat keluar dari mulut ketika kita berbicara di tempat-tempat dingin disebut mixing fog.
Di Indonesia, kabut cukup sering terjadi di pegunungan. Peristiwa kabut di pegunungan ini perlu diwaspadai pengendara kendaraan bermotor. Peristiwa kabut asap yang diakibatkan pembakaran hutan terjadi karena asap tidak dapat naik (perbedaan suhu yang kecil antara asap dan lingkungan membuat konveksi tidak terjadi sempurna). Peristiwa kabut asap di Indonesia dinilai cukup mengganggu penerbangan dan aktivitas sehari-hari terutama di Sumatera, Semenanjung Malaya dan Kaimantan.
45 Di luar negeri, pembersihan kabut dilakukan dengan menerbangkan helikopter di atas lapisan kabut sehingga udara kering dan lembab tercampur→titik embun turun dan kabut lenyap. Karena mekanisme pembentukan kabut asap berbeda dengan kabut biasa, maka pembersihan dengan helikopter = sia-sia. Kabut asap dapat dihilangkan dengan pembuatan hujan buatan/pemadaman sumber api.
Awan
Klasifikasi Awan
Klasifikasi awan diprakarsai oleh Lamarck (yang juga penemu teori evolusi) pada tahun 1802. Usaha Lamarck tidak mendapatkan tanggapan luas; tahun 1803 Howard mengajukan sebuah sistem klasifikasi awan yang kemudian dimodifikasi sedikit oleh Abercromby dan Hildebrandsson p a d a t a h u n 1 8 8 7 → s i s t e m k l a s i f i k a s i a w a n y a n g d i p a k a i s a a t i n i . Klasifikasi awan utama yang dibuat Howard: cirrus (rambut keriting), stratus (lapisan), nimbus (hujan deras), cumulus (tumpukan). Gabungan dari nama-nama tersebut mencerminkan sifat-sifat awan yang ada di troposfir bumi, misalnya cumulonimbus = awan bertumpuk-tumpuk yang menurunkan hujan deras.
Awan dikelompokkan berdasarkan ketinggian dan sifatnya. Awan tinggi merupakan awan yang terletak paling atas di troposfir Bumi, begitu juga dengan awan menengah dan awan rendah. Awan dengan pertumbuhan vertikal merupakan jenis awan yang bermula sebagai awan rendah, namun karena konveksi awan ini dapat tumbuh melewati batas-batas ketinggian (vertikal) .
Awan Tinggi
Awan tinggi biasanya terdiri atas kristal es dan sebagian kecil cairan air. Tidak menurunkan hujan.
46
Awan Menengah
Awan tinggi biasanya terdiri atas kristal es dan sebagian kecil cairan air. Tidak menurunkan hujan.
Altostratus Altocumulus
Awan Rendah
Awan ini tersusun atas titik-titik air, jika udara cukup dingin maka awan ini dapat mengandung partikel es dan salju. Jenis awan: nimbostratus, stratus, dan stratokumulus.
Awan nimbostratus sering menimbulkan hujan deras yang lama. Awan stratus sebenarnya merupakan kabut yang naik, dan menimbulkan gerimis. Yang membedakan stratus dengan nimbostratus adalah dasar awan stratus lebih merata. Awan stratokumulus merupakan awan yang berasal dari sisa-sisa awan kumulus, biasanya terlihat pada sore hari. Hujan atau es jarang turun dari awan stratokumulus.
Stratus Stratocumulus Nimbostratus
Awan dengan Pertumbuhan Vertikal
Awan dengan pertumbuhan vertikal dibagi atas awan kumulus dan kumulonimbus.
Awan kumulus dibagi lagi menjadi kumulus fractus, kumulus humilis (kumulus dengan sedikit pertumbuhan vertikal), dan kumulus kongestus (kumulus dengan pertumbuhan vertikal yang kuat).
47 Awan kumulonimbus merupakan evolusi dari awan kumulus kongestus yang mendapatkan energi panas luar biasa besar. Awan kumulonimbus merupakan sumber bencana cuaca seperti hujan es, puting beliung, tornado, hujan deras dan petir. Awan kumulonimbus dapat terlihat seperti barisan awan atau berdiri sendiri.
Awan-awan Lain
Lenticular Pile us Mammatus Contrail
Awan lentikular terbentuk ketika udara lembab melewati suatu rintangan sehingga angin menjadi turbulen dan awan terbentuk di punggung angin. Awan pileus terjadi ketika angin meniup bagian atas awan kumulus kongestus yang sedang tumbuh. Awan mammatus terjadi ketika udara dingin
48 turun ke muka bumi→jika terlihat pada awan kumulonimbus, sebagai indikator bahwa puting beliung telah terjadi. Awan contrails terjadi ketika uap air pada asap buangan jet mengembun.
Noctilucent Nacreous
Terbentuk pada ketinggian ≥75 km (lapisan mesosfer). Komposisinya kristal es dari meteoroid atau pecahan molekul metana. Dapat dilihat dengan mudah di dekat kutub saat dini hari atau senja.
Terbentuk pada ketinggian ≥30 km di stratosfer. Komposisinya mungkin es atau cairan air yang sangat dingin. Kadang-kadang bisa terlihat di Indonesia, terutama saat senja dan fajar.
Mata malaikat” yang terlihat setelah gempa Padang tahun 2009 ini merupakan awan berjenis altostratus undulatus. Jenis awan ini sering terjadi apabila ada pergeseran arah angin secara tiba-tiba karena pengaruh gunung atau sistem front udara. Setiap lapisan awan terkena efek angin yang berbeda-beda; yang paling banyak terkena efek akan berbentuk seperti gelombang, dan bagian sampingnya, yang kurang terkena efek, tetap datar. Hal inilah yang menyebabkan bentuknya terlihat seperti mata.
