Pemindahan Energi dan Massa

92

5.12 Pemindahan Energi dan Massa

Aliran vertikal sensible heat H di hutan maupun pada padang rumput pada hari hujan menunjukkan pada siang hari bersifat upward dari sistem vegetasi ke atmosfir sebaliknya pada malam hari berubah menjadi down ward dari sistem atmosfir ke vegetasi. Dinamika aliran vertikal sensible heat pada kedua bentuk penggunaan lahan polanya relatif sama dengan dengan limpahan radiasi neto dari masing masing penggunaan lahan. Akan tetapi secara kuantitatif limpahan sensible heat pada padang rumput lebih besar dari hutan, disajikan pada Gambar 48. tersebut suhu udara di atas kanopi lebih tinggi dari suhu udara kanopi hutan. Secara keseluruhan rata-rata gradian suhu antara lapisan udara di atas kanopi dengan suhu udara disekitar kanopi T_69 – T_36 pada siang hari adalah 0,12 o C sedangkan pada malam hari adalah -0,5. limpahan radiasi neto dari masing masing penggunaan lahan. Akan tetapi secara kuantitatif limpahan sensible heat pada padang rumput lebih besar dari hutan, disajikan pada Gambar 48. Hubungan empiris antara aliran energi sensible heat dengan radiasi neto pada hari hujan di hutan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 45 dan 47 dan dikaitkan dengan kondisi mikrometeorologi yakni suhu dan tekanan uap pada sistem vegetasi dengan atmosfir Gambar 49 dan 50 maka dapat dideskripsikan sebagai berikut : a Suhu udara di sekitar kanopi hutan pada pagi hari lebih rendah dari suhu udara di atasnya, namun pada pukul 9.00 laju peningkatan suhu udara kanopi lebih tinggi dibandingkan dengan suhu udara di atasnya sehingga suhu udara pada kanopi hutan relatif lebih tinggi sampai pada pukul 14.00. Setelah periode waktu tersebut suhu udara di atas kanopi lebih tinggi dari suhu udara kanopi hutan. Secara keseluruhan rata-rata gradian suhu antara lapisan udara di atas kanopi dengan suhu udara disekitar kanopi T_69 – T_36 pada siang hari adalah 0,12 o C sedangkan pada malam hari adalah -0,5. Hubungan empiris antara aliran energi sensible heat dengan radiasi neto pada hari hujan di hutan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 45 dan 47 dan dikaitkan dengan kondisi mikrometeorologi yakni suhu dan tekanan uap pada sistem vegetasi dengan atmosfir Gambar 49 dan 50 maka dapat dideskripsikan sebagai berikut : a Suhu udara di sekitar kanopi hutan pada pagi hari lebih rendah dari suhu udara di atasnya, namun pada pukul 9.00 laju peningkatan suhu udara kanopi lebih tinggi dibandingkan dengan suhu udara di atasnya sehingga suhu udara pada kanopi hutan relatif lebih tinggi sampai pada pukul 14.00. Setelah periode waktu -200 200 400 600 6 9 12 15 18 21 24 3 waktu h Li m p ahan e ner gi ,H , R n W m 2 -100 -75 -50 -25 25 50 75 100 L impa han H R n H Rn Poly. H : Rn Gambar 48 . Diurnal sensible heat pada hari hujan di Kawasan Babahaleka TNLL Juni 2005-Mei 2006 -100 100 200 300 400 500 600 6 9 12 15 18 21 24 3 Waktu h A li ran H dan R n W m 2 -60 -40 -20 20 40 60 80 100 A lir a n H R n H Rn Poly. H ; Rn Padang rumput hutan 93 b Sepanjang waktu tekanan uap dalam kanopi hutan lebih tinggi dibandingkan a. Adapun gradian tekanan uap e69-e36 p hari adalah sama. dengan tekanan uap udara di atasny ada siang hari adalah -0,09 kPa dan pada malam hari -0,05 kPa. c Suhu udara pada padang rumput lebih tinggi dari suhu udara di atasnya pada siang hari, sedangkan pada malam hari suhu udaranya relatif sama. Gradian suhu T69-T36 pada siang hari adalah rata-rata -1,85 o C sedangkan pada malam hari hanya 0,01 o C. d Sepanjang siang hari tekanan uap pada padang rumput lebih tinggi dari tekanan uap udara di atasnya yakni rata-rata -0,5 kPa sedangkan malam 5 10 15 20 25 30 6 9 12 15 18 21 24 3 Waktu T em per at ur oC 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 T ek an an ua p k P a T-0,3 T-2,0 e-0,3 e-2,0 Gambar 49 . Diurnal suhu dan tekanan uap pada hari hujan di padang rumput Babahaleka TNLL Juni 2005 – Mei 2006 T_69 T_36 e_69 e_36 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 6 9 12 15 18 21 24 3 Waktu h T e m pe rat ur o C 1,50 1,75 2,00 tek anan uap k P a Gambar 50. Diurnal suhu dan tekanan uap pad TNLL Juni 2005 – Mei 2006 a hari hujan di hutan Babahaleka 94 Berdasarkan persamaan dasar dari Bowen ratio persamaan 26a maka kondisi ikian menyebabkan nilai Bowen ratio pada hutan di siang hari lebih kecil dari ang rumput yang menggambarkan bahwa, aliran vertikal sensible dem pad heat lebih leb ben dalah pada hutan aliran latent heat adalah bersifat ene malam hari. Khusus pada malam hari pelepasan latent heat dari hutan ke atmosfir mencapai 55,55 Wm 2 Penomena ini mengidikasikan pada malam hari terjadi proses mput dikarenakan lengas kanopi hutan pada hari hujan lebih tinggi akibat intersepsi hujan. Kondisi ini menyebabkan proses fisik yang dominan terjadi adalah besar pada padang rumput dibandingkan dengan aliran sensible heat pada hutan. Berbeda halnya dengan aliran latent heat yakni aliran latent heat pada hutan ih besar dari padang rumput. Perbedaan lain aliran latent heat pada kedua tuk penggunaan lahan ini a upward baik siang hari maupun malam hari. Sedangkan pada padang rumput aliran rgi ini bersifat upward pada siang hari dan berubah menjadi downward pada pemindahan massa uap air melalui transpirasi. Perbedaan besaran kuantitatif aliran latent heat antara hutan dengan padang -200 200 400 600 6 9 12 15 18 21 24 3 w aktu h A lir an R n , LE W m 2 -100 -50 50 100 150 A lir an LE R n LE Rn Poly. LE :Rn -100 100 200 300 400 500 600 6 9 12 15 18 21 24 3 Waktu Al ir an LE , R n W m 2 -50 -25 25 50 75 100 A li ran LE R n LE Rn Poly. LE :Rn hutan Padang rumput Gambar 51 Diurnal latent heat pada hari hujan di kawasan Babahaleka TNLL juni 2005-Mei 2006 ru evaporasi, sedangkan pada hari tidak hujan hanya transpirasi. Untuk mengevaporasi- kan 1 mm per hari dibutuhkan energi sebanyak 2,45 MJm2hari . Monteith 1975 melaporkan hasil penelitian Marriam 1961 dan Leyton 1967 bahwa kapasitas tajuk pada rumput adalah 0,5 – 0,9 mm. Adapun kapasitas tajuk pada hutan yang diperoleh pada penelitian ini adalah 1,72 mm Tabel 16, Temuan ini menggambarkan bahwa kandungan air pada tajuk hutan untuk curah hujan 1,72 adalah lebih tinggi dibandingkan dengan kandungan air pada tajuk rumput. Ini berarti kebutuhan latent heat untuk mengevaporasikan air pada permukaan tajuk hutan lebih besar dibandingkan dengan di rumput. Intersepsi hujan yang diperoleh pada penelitian ini untuk 102 hari hujan adalah rata-rata 3,69 mmHH yang berarti 95 dibutuhkan energi latent heat sebanyak 9,0 MJm 2 hari untuk mengevaporasikan massa air diintersepsi hutan. Berdasarkan hasil perhitungan evaporasi selama hujan berlangsung dan setelah hujan dengan metod revisi Gash Tabel 19 yakni 385,84 dan 205,10 mm dengan kejadian hujan sebanyak 200 hari, ini berarti dibut Hujan Tidak hujan 2 uhkan energi LE sebanyak rata-rata 7,24 MJm hari hujan. Sesuai aliran latent heat pada hari hujan yaitu rata-rata 9,53 MJm2hari maka potensi pemindahan massa air setara dengan 3,89 mmhari. Dibandingkan dengan nilai intersepsi hujan rata-rata per hari hujan 3,69 mm maka dapat disimpulkan bahwa pemindahan massa air yang terjadi pada hari hujan 94,86 bersumber dari evaporasi air hujan yang diintersepsi, disajikan pada Tabel 26. Tabel 26. Aliran energi dan massa Uraian Satuan Hutan Rumput Hutan Ruput n Hari 102 111 Rn MJm 2 hari 10,66 9,50 11,28 10,21 LE MJm 2 hari 9,53 3,98 8,41 4,21 LERn 89,40 41,89 74,56 41,23 H MJm 2 hari 1,06 5,58 2,85 6,00 HRn 9,94 58,74 25,27 58,77 Aliran massa mmhari 3,89 1,62 3,43 1,72 Ic mmhari 3,9 Fakta empiris ini memberikan penguatan pada temuan peneliti sebelumnya sperti Zinke 1967, Horton 1919 bahwa intersepsi hujan mengurangi transpirasi di satu sisi, di sisi lain meningkatkan evaporasi. Fakta ini menjadi semakin nyata dengan membandingkan aliran latent heat pada hari tidak hujan. Pada hari tidak hujan aliran latent heat rata-rata mencapai 8,41 MJm 2 hari, setara dengan potensi evapotranspirasi sebanyak 3,43 mmhari. Pada kondisi ini massa air yang dipidahkan dari sistem hutan ke atmosfir sepenuhnya berasal dari proses transpirasi. Dibandingkan dengan massa air yang dipindahkan pada hari hujan maka nilai ini relatif sama. Akan tetapi bila dibandingkan dengan potensi massa air yang dipindahkan dari padang rumput, maka massa air yang dipindahkan dari hutan pada hari tidak hujan jauh lebih besar dibandingkan dengan massa air yang dapat dipindahkan oleh pada rumput baik pada hari hujan maupun tidak hujan. Temuan ini 96 mendukung argumen Choudhury et al. 1998 bahwa hutan tropika merupakan sumber utama pada evapotranspirasi secara global. Lebih spesifik aliran latent heat pada sistem hutan tropika dikenali mempengaruhi pola sirkulasi atmosfir global Paegle 1987, diacu dalam Tomo’omi et al. 2005. Rata-rata harian aliran energi dari tanah di hutan ke atmosfir baik pada hari hujan maupun tidak hujan jumlahnya sangat kecil yakni kurang dari 1 yaitu masing-masing 0,06 MJm 2 hari dan 0,02 MJm 2 hari. Beda halnya pada vegetasi rumput justru yang terjadi adalah penerimaan energi sekalipun porsinya juga kecil yakni kurang dari 1 baik pada hari hujan maupun tidak hujan. Adapun pola diurnal disajikan pada Gambar 52. Fakta empiris entang energi n padang put untuk d kondisi cu am n bah a jumlah massa air yang dipindahkan ke atmosfir pada hutan adalah lebih banyak dibandingkan dengan massa air yang dipind di atas t aliran pada hutan da rum ua aca meng barka w ahkan dari padang rumput. Konsekuensi dari kondisi tersebut maka pertukaran energi pada hutan lebih tinggi dibandingkan dengan padang rumput. Menurut Jarvis 1981 bahwa kemampuan suatu vegetasi untuk memanfaatkan energi yang tersedia dalam proses ekofisiologi sehingga terjadi pertukaran dan atau pemindahan massa melalui proses evapotranspirasi dapat dinilai dari ratio antara aliran latent heat LE dengan energi yang tersedia Rn. Hal ini berbeda jika menggunakan proporsi sensible heat H terhadap Rn yang hanya mempertimbangkan aspek energi untuk memanaskan atmosfer dan tidak mempertimbangkan aspek air. Berdasarkan fakta empiris yang didapat pada penelitian ini maka hutan dapat dinilai memiliki kemampuan yang tinggi untuk memanfaatkan energi tersedia untuk pertukaran energi dan pemindahan massa. -1 A li 00 00 200 300 400 600 6 9 1 3 wakt m 2 -150 -100 -50 5 100 150 g 1 ra n R n , 500 h a ri 2 15 18 21 24 u h G W i R n A lir an ener G Rn Poly. G= Rn hutan Gambar 52 liran energi pada hari hujan di tanah di kawasan Babahaleka TNLL Juni 2005-Mei 2006 Diurnal a -100 100 4 6 15 18 3 Wak r G W -140 -120 -10 -80 -60 -40 -20 G 200 300 gi R n, 00 500 600 m 2 9 12 21 24 tu h A li an ener A lir an 20 R n 40 60 G Rn Poly. G: Rn Padang rumput 97 Aspek strategis dari hasil yang dicapai pada penelitian ini adalah dapat dijadikan justifikasi tentang perubahan lingkungan fisik akibat alih fungsi hutan menjadi bentuk penggunaan lain, selain itu dapat pula memberikan penjelasan mengapa hutan diposisikan sebagai suatu ekosistem yang sangat penting peran pada lapisan udara di atas kanopi rata-rata per hari mencapai 0,1 MJm hari, sedangan pada hari tidak hujan terjadi kesetimbangan ngan am lapisan 06 a Se yang menyebabkan aliran latent heat ke atmosfir yakni rata-rata 226,35 Wm2 atau 73,26 Rn. Akibat dari proses fisik tersebut maka annya terhadap lingkungan biofisik.

5.13. Simpanan Energi pada Bounday Layers Hutan