Ocean Heat Budget
O s e a n o g r a f i F i s i k
Vina Agustina
5016221015
Topik Pembahasan
01. Pertukaran panas di laut (the ocean heat budget)
02. Metode pengukuran aliran panas
(methods to measuring heart fluxes)
The Ocean Heat Budget
Sekitar separuh sinar matahari yang mencapai Bumi diserap oleh lautan dan daratan, dan disimpan sementara di dekat permukaan. Hanya sekitar seperlima dari sinar matahari yang tersedia diserap langsung oleh atmosfer.
Dari panas yang disimpan oleh lautan,
sebagian dilepaskan ke atmosfer,
sebagian besar dilepaskan melalui
penguapan dan radiasi infra merah.
Perubahan energi yang tersimpan di lapisan atas lautan adalah hasil dari ketidakseimbangan lokal input dan output panas melalui permukaan laut. Transfer panas yang melalui permukaan ini disebut fluks panas. Fluks panas dan air juga merubah kepadatan air permukaan, dan daya apung. Hasil dari, jumlah panas dan air fluks sering disebut fluks daya apung. Presipitasi dan evaporasi sangatlah berpengaruh terhadap jumlah dari perubahan aliran panas menuju/keluar dari air (head budget).
The Ocean Heat Budget
Insolation QSW, gelombang matahari menuju ke laut
Net Infrared Radiation QLW, jaring gelombang dari radiasi of inframerah di laut
Sensible Heat Flux QS, gelombang panas yang menuju ke permukaan karena konduksi
Latent Heat Flux QL, gelombang panas yang dibawa oleh air yang menguap
Advection QV, panas yang terbawa arus
Istilah Penting Dalam Persediaan Panas di Permukaan Laut :
Insolasi QSW, flux dari sinar matahari yang masuk ke laut
Nilai bersih radiasi inframerah (NET Infrared Radiation), NET flux dari radiasi inframerah yang berasal dari laut
Flux panas sensibel (Sensible Heat Budget) QS, flux panas yang melalui permukaan karena konduksi.
Flux panas laten (Latent Heat Budget) QL, flux panas yang dibawa oleh uap air.
Adveksi (Advection) QV, panas yang dibawa oleh arus air laut Syarat utama untuk pertukaran sinar matahari di permukaan laut
Konservasi panas memerlukan :
Dimana QT adalah resultan dari panas yang didapat dan dikeluarkan. Satuan gelombang panas adalah watts/m2.
QT = QSW + QLW + QS + QL + QV
Rumus penyimpanan panas musiman untuk laut dan daratan adalah sebagai berikut :
Besarnya penyimpanan panas di laut dibandingkan dengan daratan
memiliki konsekuensi penting. Kisaran temperatur udara musiman di daratan
meningkat seiring dengan semakin jauhnya jarak dari lautan, dan dapat
mencapai 40°C di pusat benua.
Posisi Lintang : Temperatur suatu tempat di permukaan bumi ditentukan oleh Elevasi : Temperatur suatu tempat dipermukaan bumi juga ditentukan oleh
Arus samudera : Transfer energi panas di samudera terjadi karena arus samudera
Topografi : Variasi topografi lokal menyebabkan variasi iklim lokal
Vegetasi : Tipe vegetasi penutup lahan dan perubahan musimannya mempengaruhi kondisi iklim
Arah Tutupan Angin : Angin membawa massa udara dengan karakteristik tertentu.
posisi lintang dari tempat tersebut elevasi tempat tersebut
Persebaran Panas di Bumi
Permukaan samudera mendapatkan panas dari :
1. Radiasi sinar matahari
2. Konduksi panas dari atmosfer 3. Kondensasi uap air
Permukaan samudera mendingin disebabkan oleh :
1. Radiasi balik dari permukaan samudera 2. Konduksi panas balik ke atmosfer
3. Panas Laten (perubahan fasa)
The Ocean Heat Budget
Kejernihan jendela atmosfer, yang bergantung pada: Ketebalan awan, ketinggian awan, dan uap air di atmosfer
Suhu Air. Semakin panas air, semakin banyak panas yang terpancar.
Lapisan es dan salju. Es keluar sebagai benda hitam, tetapi lebih cepat mendingin daripada perairan terbuka. Lautan yang tertutup es terisolasi dari atmosfer.
Fluks inframerah bersih bergantung pada:
1.
2.
3.
Nilai rata-rata tahunan untuk perubahan inframerah bersih adalah dalam kisaran sempit:
- 60 W / M2 <QLW <-30 W / M2
Faktor yang Mempengaruhi
Perubahan Inframerah
Fluks panas laten terutama dipengaruhi oleh kecepatan angin dan kelembapan relatif. Angin kencang dan udara kering menguapkan lebih banyak air dibandingkan angin lemah dengan kelembapan relatif mendekati 100%. Di wilayah kutub, penguapan dari lautan yang tertutup es jauh lebih sedikit dibandingkan dari perairan terbuka.
Nilai rata-rata tahunan untuk perubahan panas laten dalam kisaran : - 130 W / M2 <QL <-10 W / M2
Faktor yang Mempengaruhi
Perubahan Panas Laten
Perubahan panas normal dipengaruhi oleh kecepatan angin dan perbedaan suhu udara-laut. Angin kencang dan suhu yang besar menyebabkan perbedaan perubahan tinggi.
Nilai rata-rata tahunan untuk perubahan panas normal berada dalam kisaran:
-42 W / M2 <QS <-2 W / M2
Faktor yang Mempengaruhi
Perubahan Panas Normal
Pengukuran fluks panas ialah proses untuk mengukur jumlah panas yang mengalir melalui suatu permukaan dalam satu unit waktu.
Pengukuran ini berguna dalam berbagai aplikasi, termasuk dalam ilmu termal, rekayasa termal, dan industri. Fluktuasi panas ini sering kali diukur dalam satuan watt per meter persegi (W/m²) dan mewakili jumlah panas yang dipindahkan melalui suatu area dalam satu detik.
Fluks panas dapat diukur menggunakan berbagai metode, bergantung pada aplikasi spesifik. Beberapa metode umum meliputi: Metode Pengukuran Langsung dan Tidak Langsung.
Method to Measuring
Heat Fluxes
M e t o d e P e n g u k u r a n L a n g s u n g
Pengukuran Fluks Turbulen dengan Probe Hembusan
Metode yang akurat untuk menghitung fluks panas di permukaan laut, yaitu dengan pengukuran langsung kuantitas turbulen di lapisan batas atmosfer yang dilakukan dengan probe hembusan pada pesawat terbang rendah atau anjungan lepas pantai.
Pengukuran harus dilakukan di lapisan permukaan atmosfer, biasanya dalam jarak 30 m dari permukaan laut, karena fluks tidak bergantung pada ketinggian di lapisan ini.
Pengukuran harus dilakukan dengan instrumen respons cepat (gust probe) yang mampu melakukan beberapa pengamatan per detik di atas menara, atau setiap meter dari sebuah pesawat.
Fluks dihitung dari korelasi angin vertikal dan horizontal angin, kelembaban, atau suhu: Setiap jenis fluks dihitung dari yang berbeda variabel yang diukur, u′, w′, t′, dan q’
1.
2. Radiometer Pengukuran Fluks (Radiasi Radiometer di Kapal)
Radiometer di kapal, anjungan lepas pantai, dan bahkan puau-pulau kecil digunakan untuk melakukan pengukuran langsung fluks radiatif. Radiometer pita lebar yang peka terhadap radiasi dari 0,3 µm hingga 50 µm dapat mengukur radiasi matahari dan inframerah yang masuk dengan akurasi sekitar 3% asalkan radiometer tersebut dikalibrasi dengan baik. Radiometer khusus lainnya dapat mengukur radiasi matahari yang masuk, radiasi inframerah ke bawah, dan radiasi inframerah ke atas.
M e t o d e P e n g u k u r a n L a n g s u n g
Rumus Massal
Penggunaan probe hembusan yang sangat mahal dan radiometer harus dikalibrasi. Keduanya tidak dapat digunakan untuk mendapatkan nilai fluks global jangka panjang. Untuk menghitung fluks ini dari pengukuran praktis, dapat menggunakan korelasi yang diamati antara fluks dan variabel yang dapat diukur secara global. Salah satunya untuk fluks panas yakni rumus massal.
