TEKANAN UDARA

(1)

TEKANAN UDARA

DAN ANGIN

(2)

TEKANAN UDARA

(3)

 Tekanan udara : tekanan yang ditimbulkan oleh udara karena beratnya kepada setiap 1 cm² bidang datar

permukaan bumi sampai batas atmosfer.

 Dilukiskan dengan keseimbangan antara massa udara panas dan massa udara dingin atau ketinggian kolom air raksa yang akan naik dalam barometer akibat

adanya perubahan tekanan udara di sekitarnya.

 Pengaruh tekanan udara :

- terhadap mahluk hidup kecil sekali

- sangat berpengaruh thd pergerakan angin.

 Tekanan udara berubah perubahan kecepatan dan arah angin perubahan suhu dan CH.

Pengertian

(4)

a. Berat suatu kolom udara dengan luas penampang 1 inci persegi dan terletak tegak lurus pada permukaan laut sampai puncak atm adalah 14,7 lb yang setara dengan berat kolom air raksa setinggi 29,92 inci atau 760 mm Hg dengan luas penampang yang sama.

b. Milibar (mb) yang setara dengan gaya sebesar 1000 dyne/cm².

760 mmHg = 1013,2 mb

Pengukuran tekanan udara

(5)

a. Tekanan rendah (depresi/low)

- Daerah ini mempunyai tekanan udara yang lebih rendah dari tekanan udara sekeliling- nya.

- Pusat tekanan rendah yang memanjang disebut palung.

b. Tekanan tinggi (high)

Pusat tekanan tinggi yang memanjang disebut ridge/wedge.

Tipe dan asal sistem tekanan udara

(6)

Mekanisme perubahan tekanan udara

Tekanan udara pada permukaan bumi ditentukan oleh kerapatan massa udara makin rapat udara tekanan makin

kerapatan berhubungan erat dengan T, radiasi matahari, RH dan gaya berat

dRT p = ---

m p = tekanan udara d = kerapatan udara R = konstanta gas T = suhu mutlak (ºK)

m = berat molekul (atm terdiri dari bbg campuran gas BM berbeda-beda

(7)

Gas-gas yang ada di atm tidak tersebar merata di berbagai ketinggian sehingga terjadi stratifikasi perbedaan udara

yang ada di permukaan bumi (vertikal dan horisontal)

Distribusi tekanan

udara di permukaan bumi

(8)

Distribusi tekanan

a. Distribusi Vertikal

 Berhubungan erat dengan ketinggian, sebab : - gas-gas yang menyelubungi permukaan bumi mempunyai sebaran yang tidak merata

- bagian atm yang paling dekat dengan permukaan bumi mempunyai kerapatan yang lebih tinggi dibandingkan lapisan udara yang lebih tinggi

adanya perbedaan massa dari berbagai macam

- gas serta gaya gravitasinya menyebabkan gaya berat terjadi penekanan dari lapisan yang lebih atas pada lapisan di bawahnya

(9)

 Distribusi vertikal : perbedaan tekanan

udara yang terjadi pada daerah yang sama tapi berbeda ketinggiannya.

 Nilai rata-rata pengurangan tekanan udara pada bbrp ribu kaki pertama di atas

permukaan laut adalah sekitar 1 inci atau 34 mb pada setiap kenaikan 900 sampai 1000 feet atau 11 mb pada setiap kenaikan 100 m

Distribusi tekanan

(10)

Distribusi tekanan

Tabel 1. Situasi tekanan udara pada beberapa ketinggian tempat

Ketinggian tempat (m)

Tekanan

mm Hg Milibar (mb) 51.336

15.240 10.668 5.486 3.048 1.500

Permukaan laut

33 86 178 378 533 632 759

44.0 115.1 237.0 507.0 679.5 843.1 1013.2

(11)

Distribusi tekanan

b. Distribusi horisontal

 Perbedaan tekanan udara pada daerah yang berlainan tapi sama

ketinggiannya

 Akibat adanya perbedaan tek udara di daerah satu dengan daerah lain, akibat perbedaan pemanasan permuk bumi yang terjadi pada beberapa daerah

(12)

Distribusi tekanan

Suatu daerah menerima

energi radiasi matahari lebih tinggi

Massa udara lebih panas

Kerapatan udara lebih ranggang

Tekanan udara lebih rendah

(13)

Distribusi tekanan

▲

suhu

tekanan Tekanan

tinggi Tekanan

rendah Suhu udara

tinggi Suhu udara

rendah

Permukaan

(14)

Distribusi tekanan

 Distribusi tekanan atm dinyatakan dalam isobar- isobar

 Isobar : garis yang menghubungkan tempat-tempat yang mempunyai tekanan atm sama pada suatu ketinggian

tertentu

 Kerapatan dan arah perubahan tekanan disebut: gradient tekanan /barometric slope

 Bila isobar-isobar rapat, perubahan tekanan dalam arah tegak lurus isobar adalah cepat

 Gradien tekanan horisontal : penurunan tekanan per satuan jarak dalam arah di mana tekanan berkurang dengan cepat

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

(20)

ANGIN

(21)

 Angin (wind) : udara yang bergerak di

mana arahnya paralel dengan permukaan bumi, dari daerah tekanan udara tinggi ke tekanan rendah.

 Gerakan udara secara vertikal lebih tepat disebut arus (currents).

Pengertian

(22)

 Dalam klimatologi, angin mempunyai 2 fungsi mendasar :

a. Pemindahan panas : dari latitude/lintang yang lebih rendah ke yang lebih tinggi dan akan

membuat seimbang neraca radiasi matahari antara lintang rendah dan tingggi.

b. Pemindahan uap air : yang dievaporasikan dari laut ke daratan di mana sebagian besar

dikondensasaikan untuk menyediakan

kebutuhan air yang turun kembali sebagai hujan, kabut atau embun.

Pengertian

(23)

a. Gaya gradien tekanan (gaya primer) :

- karena adanya perbedaan tekanan akibat perbedaan suhu.

b. Gaya sekunder (gaya-gaya yang beraksi pada udara hanya setelah udara mulai

bergerak, yaitu

Gaya-gaya penggerak angin

(24)

b.1. Gaya Coriolis :

- gaya timbul karena rotasi bumi yang kadang-kadang disebut gaya semu.

- rotasi bumi mengakibatkan perbedaan penerimaan rad matahari di bbg tempat di permuk bum

- besarnya gaya coriolis tgt kecepatan angin dan letak geografis suatu tempat.

- makin cepat gerakan angin dan makin ke utara/selatan dari equator maka makin besar gaya coriolis.

- di equator gaya coriolis = 0 dan maksimum di kedua kutub tad - Hukum Buys Ballot : pergerakan angin di belahan bumi

(hemisfer) utara menyimpang/membelok ke kiri dan di hemisfer selatan menyim pang ke arah kanan. Hal ini akibat rotasi bumi.

Gaya-gaya penggerak angin

(25)

Gaya-gaya penggerak angin

- Gaya Coriolis (Fc) per satuan massa udara :

Fc = - 2 Ω V sin Φ = - f V

Ω = kecepatan sudut bumi (2π per 24 jam)

V = kecepatan angin (ms¹) Φ = letak lintang

f = merupakan parameter coriolis (2Ω sin Φ)

b.2. Gaya sentrifugal :

- merupakan salah satu sebab terjadinya sirkulasi udara yang berbeda pada daerah bertekanan rendah dan tinggi.

Gaya sentrifugal Gaya

sentripetal

(26)

Gaya-gaya penggerak angin

b.3. Gaya gesekan :

- gesekan cenderung memperlambat gesekan udara, sebab gesekan ini

bekerja dengan arah yang berlawanan dengan arah gerak udara

- akibat gaya gesekan ini, kecepatan

angin lebih besar pada lapisan atmosfer yang lebih tinggi daripada dekat

permukaan bumi.

(27)

Anemometer Otomatis

(28)

(29)

(30)

Mekanisme terjadinya

macam-macam angin

(31)

Siang hari Malam hari

Angin laut Angin darat

a. Angin darat dan angin laut

(32)

(33)

(34)

a. Angin darat dan angin laut

 mulai pada jarak 30 km dpl

 menyusup sampai sejauh 48 km

 mulai jam 10.44 pagi

 tek udara di laut lebih tinggi drpd darat

 jarak tempuh < angin laut

 menyusup sampai 8-10 km ke laut (krn ∆ P antara daratan dan lautan lbh kecil pd mlm hari drpd siang hari

 tek udara di daratan > drpd lautan

Angin darat Angin laut

(35)

 Terjadi karena keadaan topografi.

 Kedua angin ini merupakan hasil dari perbedaan suhu antara

lembah dan puncak gunung.

b. Angin lembah dan gunung

(36)

b. Angin lembah dan gunung

Malam hari Siang hari

Angin gunung Angin lembah

Gunung Gunung

Lembah Lembah

(37)

Mekanisme terjadinya angin lembah dan gunung

(38)

(39)

Siang hari Malam hari

Puncak gunung menerima

E surya > lembah Proses pemanasan berhenti & udara di

puncak gunung mengalami pendinginan

lebih cepat Udara di permukaan

mengembang, tekanan udara rendah

udara yang dingin ini turun ke dasar lembah,

menumpuk dan mendorong udara di lembah keluar menuju ke

sisi yang terbuka Angin lembah

Udara di lembah naik ke puncak gunung

Angin gunung Udara dari sisi gunung

yg terbuka masuk ke lembah menggantikan

udara yg ke atas

(40)

 Terjadi akibat perbedaan

pemanasan antara daratan dan

lautan dalam skala yang lebih besar, terjadi antara benua dan samudra.

 Arah angin berubah-ubah setiap musim tgt letak matahari.

 Di Jawa dikenal, angin musim barat pada waktu musim hujan dan angin musim timur pada waktu musim

kemarau.

c. Angin musim (angin monsoon)

(41)

c. Angin musim (angin monsoon)

Musim dingin :

Benua dingin > cepat

P daratan lbh tinggi

Terjadi aliran udara yg konstan dari daratan ke lautan

Angin dari daratan cukup kering, sedikit menimbulkan awan dan hujan

Musim panas :

Daratan panas > cepat

P lautan lbh tinggi

Terjadi aliran udara dari lautan ke daratan

Angin membawa udara lemabab. Kelembaban udara meningkat

Keawanan dan CH meningkat pd daerah yg dilalui

(42)

(43)

(44)

(45)

 Adalah angin yang berhembus dengan kecepatan konstan dan terus-menerus dengan arah yang

sama, melalui lintasan yang sama pula.

 Pergerakan angin daerah sub-tropis dari kedua belahan bumi menuju ke equator dan pergerakan itu bersifat kekal sepanjang tahun.

 Andaikan bumi tidak berputar, maka angin pasat akan bertiup langsung dari utara ke selatan.

 Perputaran bumi membelokkan pergerakan udara di kedua belahan bumi, sehingga di hemisfer utara

angin pasat timur laut dan di hemisfer selatan angin pasat tenggara.

d. Angin Pasat

(46)

(47)

(48)

(49)

 Terjadi karena pengaruh keadaan regional dan karena efek lokal.

 Contoh :

- angin di laut Tengah : Siroco

- di daerah peg. Alpen Utara : angin Fohn - di Sumut : angin bahorok

- di Jawa Timur : angin gending - di Sulsel : angin brubu

- di Argentina : Zondo

- di Amerika Serikat : Chinook

- di lembah sungai Santa Ana, California : Santa Ana/angin setan

e. Angin Lokal

(50)

f. Angin Puting Beliung

dan Angin Tornado

angin yang berputar dengan kecepatan lebih dari 63 km/jam yang bergerak secara garis lurus dengan lama kejadian

maksimum 5 menit.

1. Puting Beliung

(51)

dan Angin Tornado 1. Puting Beliung

Proses terjadinya

biasanya terjadi pada musim pancaroba

pada siang hari suhu udara panas, pengap, dan

awan hitam mengumpul, akibat radiasi matahari di siang hari tumbuh awan secara vertikal,

selanjutnya di dalam awan tersebut terjadi pergolakan arus udara naik dan turun dengan kecepatan yang cukup tinggi. Arus udara yang turun dengan kecepatan yang tinggi menghembus ke permukaan bumi secara tiba-tiba dan berjalan secara acak.

(52)

f. Angin Puting Beliung

Proses terjadinya

• Pancaroba baik dari hujan ke kemarau maupun sebaliknya,

• Musim penghujan dengan kriteria sbb :

* 1 – 2 atau lebih kondisi cuacanya clear atau panas,

biasanya hujan pada hari berikutnya akan lebat disertai petir dan angin kencang.

* Biasanya pada Pagi hari cerah dan berawan, maka sore harinya berpeluang terjadi angin kencang/puting beliung

(53)

f. Angin Puting Beliung

Sifat angin puting beliung

• Tidak bisa diprediksi secara spesifik, hanya peluang dalam batasan wilayah , setelah melihat atau merasakan tanda-

tandanya baru bisa diprediksi 0.5 – 1jam sebelumnya dengan tingkat kekuatan kurang dari 50 % (berdasarkan pengalaman)

• Angin puting beliung hanya berasal dari awan Cumulusnimbus (CB), bukan dari pergerakan angin monsun maupun pergerakan angin pada umumnya, sehingga dapat berpindah/bergeser seusai dengan tekanan tinggi ke tekanan rendah dalam skala luas

(54)

f. Angin Puting Beliung

Sifat angin putting beliung

• Tidak semua jenis awan CB menimbulkan puting beliung

• Suatu daerah atau tempat terlanda puting beliung maka kecil kemungkinan terjadi yang kedua kalinya, atau tidak ada puting beliung susulan karena berasal dari awan CB yang sifat tumbuhnya tergantung dari intensitas konvektif yang juga sulit diperkirakan.

(55)

f. Angin Puting Beliung

Sifat angin putting beliung

• Sangat lokal

• bergerak secara garis lurus

• waktunya singkat sekitar 3 menit dan tiba-tiba

• terjadi pada siang atau sore hari,

• malam jarang terjadi

• Puting Beliung sangat sulit diprediksi, namun tanda-tandanya dapat diketahui di luar rumah

• Terjadi pada tanah lapang yang vegetasinya kurang

• Jarang terjadi pada daerah perbukitan atau hutan yang lebat

(56)

f. Angin Puting Beliung

dan Angin Tornado 1. Tornado

Suatu kolom udara yang berputar dengan kencang yang

timbul dari dasar awan comulunimbus atau cumulus (dalam beberapa kejadian) dan sering (tidak selalu) tampak seperti

“corong awan”.

Sebuah pusaran angin dapat dianggap sebagai tornado jika pusaran angin tersebut menyentuh tanah dari dasar awan comulunimbus.

(57)

f. Angin Puting Beliung

Tornado muncul dalam banyak bentuk, tetapi umumnya berbentuk corong kondensasi dengan ujung tornado yang menyempit yang menyentuh tanah.

Seringkali terdapat gumpalan-gumpalan awan yang

mengelilingi bagian tornado yang menyentuh atau hampir menyentuh tanah.

(58)

f. Angin Puting Beliung

Sebagian besar angin tornado memiliki kecepatan angin mencapai 110 mph (175 km/jam) atau lebih, dengan

ketinggian kurang lebih 250 kaki (75 m) dan menempuh jarak bermil-mil sebelum menghilang.

Akan tetapi sebagaian besar angin tornado dapat

mencapai kecepatan lebih dari 300 mph (480 km/jam), yang jangkauan anginnya lebih dari 1 mil (1,6 km) dan dapat melaju di permukaan tanah hingga 100 km.

(59)

f. Angin Puting Beliung

Antisipasi

Mengadakan penghijauan

Membuat rumah yang permanen dan kuat.

Membuat tempat

perlindungan di bawah

(60)

Puting beliung di Oklahoma.

dan Angin Tornado

Puting beliung di jogya

(61)

dan Angin Tornado

(62)

dan Angin Tornado

(63)

dan Angin Tornado

Tornado dekat Seymour, Texas.

(64)

dan Angin Tornado

(65)

Sebuah tornado multivortex di bagian luar Dallas, Texas pada 2 April 1957.

Angin Puting Beliung di dekat Florida Keys.

f. Angin Puting Beliung

dan Angin Tornado

(66)

dan Angin Tornado

(67)

dan Angin Tornado

Tornado oklahoma

(68)

dan Angin Tornado

Tornado di Florida

(69)

Dampak Angin Puting

Beliung dan Tornado

(70)

Badai Katrina

BADAI KATRINA (TOPAN KATRINA ATAU HURIKAN

KATRINA)

sebuah siklon tropis besar yang melanda wilayah tenggara Amerika Serikat pada 24–31 Agustus 2005 dan

menyebabkan kerusakan yang besar. Lebih dari 200.000 km² (seukuran Britania Raya) wilayah tenggara AS

terpengaruh badai ini, termasuk Louisiana, Mississippi, Alabama, Florida, dan Georgia.

(71)

Badai Katrina

(72)

Badai Katrina

(73)

Badai Katrina

(74)

Badai Katrina

(75)

Skala beaufort

Kecepatan (km/jam)

Ciri-ciri Nama

0 1 2 3 4 5

< 1 1-5 6-8 12-19 20-29 29-38

calm, asap naik secara vertikal

Arah angin dpt dilihat dr condongnya asap, tp tdk terlihat dr wind vane

Angin terasa pd kulit kita, daun bergoyang & wind vane bergerak

Daun & ranting bergerak, bendera dpt berkibar

Debu & kertas beterbangan & cabang- cabang kecil bergerak

Pohon-pohon kecil berayun-ayun &

terjadi gelombang di air

Calm Light air Light breeze Gentle breeze

Moderate breeze Fresh breeze

Tabel 2. Skala Beaufort untuk mengukur

kecepatan angin

(76)

Skala beaufort

Kecepatan (km/jam)

Ciri-ciri Nama

6

7 8 9 10 11 12

39-49

50-61 62-74 75-88 89-102 103-117

> 117

Cabang-cabang besar bergerak-gerak, terdengar desingan pd kawat-kawat tlp, payung sukit dipakai

Seluruh bagian pohon bergerak Cabang-cabang pohon patah

Terjadi kerusakan strukturil, dpt menerbangkan atap

Pohon-pohon tumbang & merusak bangunan

Kerusakan terjadi secara meluas, jarang sekali terjadi

Kerusakan scr menyeluruh yang sangat hebat

Strong breeze Moderate gale Fresh gale

Strong gale Whole gale Storm

Hurricane

Tabel 2. Skala Beaufort untuk mengukur

kecepatan angin

(77)

 angin musim (monsoon) : Juni-Juli-Agustus - di Asia panas pd bulan-bulan tsb.

- angin berhembus ke utara (Asia) dari benua Australia

 januari : matahari berada di hemisfer selatan, tekanan minimum di benua Australia, angin bertiup ke arah Tenggara menuju benua

Australia

Pergerakan angin di Indonesia

(78)

b. Kecepatan angin ditunjukkan oleh kecuraman gradien

tekanan atau kecepatan perubahan tekanan. Jika gradien tekanan curam, maka angin cepat dan jika gradien tekanan lemah maka angin juga lemah.

Hubungan tekanan udara dan angin

Dua hukum prinsip mengenai hubungan antara gradien tekanan udara dengan angin

a. Arah angin datang dari daerah yang densitasnya besar ke daerah yang

densitasnya kecil, yaitu dari tekanan tinggi ke tekanan rendah atau barometrik slope yang

menurun, dinyatakan oleh sebuah garis yang ditarik tegak lurus dengan isobar.

(79)

Pengaruh windbreaks dan shelters

Windbreak

pematah/penaham angin yaitu suatu struktur yang

dapat mengurangi kecepatan angin

Shelter

barisan tanaman yang ditanam untuk

melindungi tanaman dari angin

(80)

1. Mengubah mikroklimat

2. Mengurangi evapotranspirasi potensial 3. Mengurangi evapotranspirasi aktual

4. Memperbaiki hubungan air internal (sbg contoh

potensial air internal lebih besar, resistensi stomata lebih rendah)

5. Memberikan peluang perbaikan fotosintesis 6. Secara umum meningkatkan hasil

Pengaruh windbreaks dan shelters

Pengaruh shelter terhadap tanaman

(81)

1. Konsentrasi CO₂ di udara meningkat

2. Lebih besarnya kecepatan flux CO2 dari atas dan bawah kanopi

3. Lebih panjangnya durasi harian dari fotosintesis

4. Lebih rendahnya respirasi dan atau fotorespirasi malam hari

Pengaruh windbreaks dan shelters

Pengaruh shelter terhadap fotosintesis

(82)

Contoh : hasil penelitian Radke dan Hagstrom (1974)

Pertanaman kedelai

Setiap 12 baris tananaman kedelai diberi windbreaks : - 2 baris jagung - 2 baris “snow”

- 2 baris bunga matahari - 1 pagar papan padat Penghalang yang porous :

 memecahkan pusaran angin yang besar menjadi lebih kecil

 menurunkan kecepatan angin

 mengurangi jumlah energi turbulensi pada frekuensi yang lebih rendah Penghalang pagar (“snow* dan tanaman):

 sama responnya terhadap pengurangan kecepatan angin tetapi energi turbulensi, frekuensi dan skala turbulensi berbeda.

Kecepatan angin dan energi turbulensi di antara penghalang padat : tingginya sedang.