PRESIPITASI
Proses Terjadinya
Ketika uap air terangkat naik ke atmosfer, baik oleh aktivitas konveksi ataupun oleh proses orografis (karena adanya
halangan gunung atau bukit), maka pada level tertentu partikel aerosol (berukuran 0,01 – 0,1 mikron) yang banyak
beterbangan di udara akan berfungsi sebagai inti kondensasi (condensation nucleus) yang menyebabkan uap air tersebut mengalami pengembunan.Sumber utama inti kondensasi adalah garam yang berasal dari golakan air laut. Karena
bersifat higroskofik maka sejak berlangsungnya kondensasi, partikel berubah menjadi tetes cair (droplets) dan kumpulan dari banyak droplets membentuk awan. Partikel air yang
mengelilingi kristal garam dan partikel debu menebal, sehingga
titik-titik tersebut menjadi lebih berat dari udara, mulai jatuh
dari awan sebagai hujan.
PROSES PEMBENTUKAN AWAN DAN PRESIPITASI
• proses dinamik dan proses mikrofisik
• faktor-faktor penting :
1. kadar uap air di atmosfer (~ evaporasi) 2. distribusi aerosol higroskopis
3. gerak udara vertikal
gerak udara yang
memberikan kondisi umum untuk pembentukan awan proses pembentukan
butiran individu melalui kondensasi uap dan tumbuh oleh interaksi
antar individu
DISTRIBUSI AEROSOL HIGROSKOPIS
• Atmosfer mengandung partikel-partikel yang disebut aerosol,
• sebagian aerosol bersifat higroskopis artinya mampu menyerap air, dan menjadi inti kondensasi.
• Sumber aerosol dapat berupa kebakaran hutan, sisa pembakaran, percikan gelombang laut, serbuk sari (pollen), dan sebagainya.
• Ukuran jejari aerosol adalah sekitar 10
-4- 10 μm.
( Wallace dan Hobbs 1977)
• Aerosol terkecil dengan diameter < 0.2 μm disebut Aitken, sesuai dengan nama penemunya John Aitken seorang ahli fisika dari
Scottlandia.
GERAK UDARA VERTIKAL
• Stabilitas atmosfer
adalah kecenderungan suatu paket udara untuk bergerak secara vertikal, yang dibagi menjadi stabil, tidak stabil dan netral.
• stabil jika suatu massa udara, yang dianggap merupakan suatu paket udara, bertahan pada posisinya secara vertikal. Hal ini
terjadi ketika suhu paket udara lebih rendah dibandingkan dengan suhu lingkungan
• tidak stabil jika massa udara dapat berkembang secara vertikal, yang terjadi ketika suhu paket udara lebih tinggi dibandingkan suhu lingkungannya
• Kondisi netral ditunjukkan oleh laju penurunan suhu yang sama antara paket udara dan lingkungannya
PROSES PENGANGKATAN MASSA UDARA
PROSES PENGINTIAN AWAN (NUCLEATION)
• Massa udara terangkat, butir-butir aerosol higroskopis menyerap uap air dari sekitarnya dan saat mencapai kejenuhan terjadi kondensasi.
• proses kondensasi yang terjadi pada lingkungan yang murni tanpa inti kondensasi maka disebut pengintian homogen (homogeneous atau spontaneous nucleisation) ,
• jika terjadi pada inti kondensasi disebut pengintian heterogen.
• Pengintian homogen dicapai pada keadaan lewat jenuh sangat tinggi, sedangkan pengintian heterogen dicapai pada keadaan lewat jenuh rendah dan berperan penting di atmosfer (Rogers, 1979).
• Adanya partikel aerosol sebagai zat terlarut menyebabkan tekanan uap di atas
permukaan tetes cairan akan menurun. Jika tetes berbentuk bola dengan jari-jari r, maka perbandingan tekanan uap jenuh antara tetes cairan dan larutan dapat dicari dengan persamaan pendekatan (Rogers, 1979) :
PRESIPITASI
• Presipitasi terjadi ketika populasi awan tidak stabil dan beberapa butir tumbuh lebih besar dari butir yang lain (Rogers, 1979).
• Jari-jari relatif butir hujan r = 103 μm dengan kecepatan akhir
(terminal velocity) sekitar 650 cm per detik.
PROSES MIKROFISIK
1. Proses awan dingin atau proses kristal es (proses Bergeron – Findeisen)
• awan dengan suhu sebagian atau seluruhnya < 0oC (campuran tetes air dan kristal es.
• tekanan uap di atas es kurang dari tekanan uap di atas butir air, sehingga air menguap dan butiran es bertambah besar oleh difusi.
• Pertumbuhan kristal es mengorbankan tetes air lewat dingin (supercooled water), karena adanya gradien tekanan uap.
• Ketika tumbuh lebih besar dan jatuh, kristal es menyapu butir lain.
• Ketika melalui isoterm 0oC kristal es melebur menjadi tetes hujan.
• Jika jatuh sebelum terjadi peleburan, maka akan turun sebagai salju atau butir es (hail).
• Proses ini melibatkan 3 fase padat, cair dan gas, sehingga seringkali disebut proses tiga fase.
2. Proses awan hangat
(proses Bowen-Ludlam)
• Proses ini terjadi pada awan yang bersuhu > 0
OC, melibatkan dua fase gas dan cair.
• Adanya gaya gravitasi menyebabkan butir yang lebih besar jatuh dan menumbuk (collide) butir lain
sepanjang lintasannya, sebagian bergabung
(coalesce) sehingga butiran menjadi lebih besar dan jatuh sebagai butir hujan.
PROSES MIKROFISIK
• Gravitational Force, W
• Bouyancy Force,
• Drag Force,
JENIS PRESIPITASI
• Presipitasi dalam bentuk cair adalah hujan (rain) dan drizzle, yang
dibedakan hanya dari ukuran butir airnya saja. Drizzle berukuran diameter
< 0.5 mm.
• presipitasi dalam bentuk padat yaitu :
salju (snow), sleet, glaze (freezing rain), dan hail.
Snow adalah kristal es yang tumbuh sejalan dengan pertumbuhan awan.
Pada suhu > -5 oC, kristal es biasanya berkelompok membentuk snowflake.
Snow pellets atau graupel adalah butiran es berbentuk bundar, konikal maupun bulat tipis berwarna putih dengan diameter 2 – 5 mm. Biasanya terjadi dalam hujan ringan ketika suhu di dekat permukaan mendekati 0 oC.
Snow grain ukurannya sangat kecil < 1 mm, putih, bulat tipis.
Sleet atau ice pellets adalah fenomena khas musim dingin berupa partikel es kecil dengan diameter < 5 mm dan transparan. Terbentuk karena adanya lapisan udara hangat di atas lapisan udara yang lebih dingin di dekat permukaan (profil suhu inversi). Ketika butir air terbentuk dan jatuh memasuki lapisan di bawahnya, butiran itu membeku dan jatuh dalam bentuk butiran es kecil yang tidak lebih besar dari butir hujan sebelumnya.
S
N
O
W
FL
A
K
E
Glaze (freezeng rain)
bentuk hujan yang membeku ketika tiba di permukaan.
Kondisinya hampir menyerupai kondisi pembentukan sleet, tetapi lapisan dingin di dekat permukaan tidak terlalu tebal sehingga butiran air yang jatuh dapat melaluinya tanpa membeku hanya menjadi supercooled. Namun ketika menumbuk benda padat akan membeku, sehingga menjadi lapisan es tebal yang membungkus benda-benda padat yang ditumbuknya, yang cukup berat untuk mematahkan batang-batang pohon.
Hail
presipitasi dalam bentuk butir-butir es yang tidak beraturan, dengan diameter sekitar 1 cm dengan variasi dari 5 hingga 75 mm.
Hail dihasilkan hanya oleh awan cumulonimbus yang ketika terangkat sangat kuat dan mengandung air superdingin yang berlimpah.
Freezing rain Sleet
Sleet Snow grain
Snow pellets atau graupel Glaze (freezeng rain)
HAILSTONE
Jenis hujan menurut proses terjadinya
• Hujan Siklonik
• Hujan Konvektif
• Hujan Orografik
Hujan Siklonik: berasal dr naiknya udara yg dipusatkan di daerah dgn tek rendah
Hujan Konvektif: berasal dr naiknya udara ke rempat yg lbh dingin
Hujan Orografik: berasal dr naiknya udara krn adanya
rintangan pegunungan
ALAT PENGUKUR
Penakar cura hujan manual
Penakar curah hujan otomatis
PENGAMATAN HUJAN
Alat ukur hujan otomatis
Digunakan untuk pengamatan yang kontinue, dan tidak harus diamati setiap harinya, tergantung dari kertas pias yang tersedia (biasanya kertas pias/kertas pencatat diganti seminggu sekali).
Ada dua jenis alat ukur otomatis, yakni jenis sifon dan jenis penampung bergerak (tilting bucket).
Pada jenis sifon air hujan tertampung dalam sebuah
silinder dimana terdapat sebuah pelampung yang dapat
diangkat oleh air hujan yang masuk . Pelampung tersebut
dihubungkan dengan jarum pencatat. Jika silinder penuh,
air akan dibuang dan pelampung kembali turun, secara
otomatis jarum pencatat juga ikut turun., pencatatan
mulai dari titik nol lagi.
Data curah hujan yang dihasilkan secara otomatis dari alat pengukur curah hujan ini dapat dikirimkan secara online melalui internet dengan operating sistem IGOS dan disimpan dalam suatu database yang dapat diakses oleh siapa saja melalui internet.
Keunggulan
• Memudahkan BMG dalam mengamati curah hujan pada suatu daerah.
• Mengukur curah hujan secara otomatis.
• Database curah hujan di setiap daerah dapat diakses secara online dan setiap saat sehingga dapat memprediksi terjadinya banjir di suatu
daerah.
• Memberikan data hidrologi untuk kepentingan depertemen-departemen yang terkait.
• Software aplikasi dapat dikembangkan menjadi Sistim Informasi Monitoring banjir, kelembaban udara, temperatur, dan sebagainya.
• Pencatatan waktu dalam data curah hujan menggunakan waktu yang tertelusur ke time server ntp.kim.lipi.go.id.
