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