Persamaan Kecepatan Angin dan

Gambar 5 Penakar hujan tipe observatorium Sumber: foto pribadi.

2.3 Stabilitas Atmosfer

Stabilitas atmosfer dapat ditentukan secara statis dan dinamis. Stabilitas atmosfer statis hanya ditentukan oleh gradien suhu, sedangkan stabilitas atmosfer dinamis ditentukan oleh gradien suhu maupun kecepatan angin. Stabilitas atmosfer dinamis dapat ditentukan dengan angka Richardson Richardson NumberRi. Menurut Oke 1978: “The Richardson Number is a convenient means of categorizing atmospheric stability and the state turbulence in the lowest layer ”. Persamaan Ri adalah sebagai berikut Paulson 1970; Thom 1975; Oke 1978; McInnes et al. 1991; Arya 2001; Pereira et al. 2003; Zhang et al. 2010: Ri = g ∂ϴ ∂z T a ∂ u ∂z 2 Keterangan : g : percepatan gravitasi 9.8 m s -2 T a : suhu absolute pada ketinggian z a ; z a = z 1 z 2 12 θ : suhu potensial K; θ = T − Γ d z dengan Γ d merupakan dry adiabatic lapse rate sebesar -0.00976 K m -1 , T merupakan suhu absolute K, dan z merupakan tinggi pengukuran meter Pada kondisi lapse kuat tidak stabil, free forces mendominasi dan Ri bernilai negatif dengan meningkatnya gradien suhu, tetapi peningkatan gradien kecepatan angin diperkecil. Pada kondisi inverse stabil, Ri bernilai positif dan Ri bernilai mendekati nol pada kondisi netral Oke 1978.

2.4 Transfer

Momentum  dan Bahang Q H Fluks merupakan perpindahan massa dan energi per satuan waktu per satuan luasdan jarak. Ada beberapa metodologi pengukuran fluks momentum dan bahang, yaitu sebagai berikut: 1. Metode Korelasi Eddy Penentuan fluks momentum dan bahang pada permukaan seragam, yaitu sebagai berikut Oke 1978; Arya 2001: τ = −ρ u w  H = ρ C p θ w  Penentuan fluks momentum dan bahang dengan metode korelasi eddy sangat mudah, tetapi membutuhkan peralatan berkualitas baik dengan sistem pengamatan yang tinggi laju pengambilan 10-100 s -1 , seperti sonic, laser, atau hot-wire anemometer dan termometer thin-wire resistance. Kelebihan metode ini adalah pengukuran pertukaran turbulen secara langsung, tanpa banyak membatasi asumsi mengenai permukaan alam permukaan yang homogen.

2. Metode Aerodinamik dan Gradien

Penentuan fluks momentum dan bahang dengan metode aerodinamik dan gradien Oke 1978; Arya 2001; June 2012: τ = ρ K m ∂u ∂z Q H = ρ C p k 2 u 2 − u 1 θ 2 − θ 1 ln z 2 − d z 1 − d 2 φ m φ s Keterangan: τ : transfer momentum N m -2 K m : eddy viscosity m 2 s -1 ρ : kerapatan udara kering kg m -3 June 2012 ρ = 1.293 273.15 T Q H : transfer bahang W m -2 u : kecepatan angin m s -1 θ : suhu potensial K d : perpindahan bidang nol meter C p : bahang spesifik udara kering pada tekanan konstan 1004.67 J K -1 kg -1  s : dimensionless gradient of θ  m : dimensionless wind shear Penentuan fluks momentum dan bahang ini baik digunakan pada pengukuran angin yang berbeda dengan ketinggian yang berbeda, yaitu dengan metode aerodinamik atau pun metode gradien. Perbedaan dari metode aerodinamik dengan gradien adalah banyaknya ketinggian pengukuran. Pada metode aerodinamik menggunakan beberapa ketinggian, sedangkan metode gradien hanya menggunakan dua ketinggian. Berdasarkan hasil penelitian Hatfield et al. 2010 diperoleh fluks sensible heat H sebesar 600 MJ m -2 tahun -1 untuk tanaman jagung dan 410 MJ m -2 tahun -1 untuk tanaman kedelai pada tahun 2004 di Midwestern US. Penelitian tersebut menggunakan metode energy balance ratio EBR dan ordinary least square OLS.

III. METODOLOGI

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Mei 2012 hingga Agustus 2012. Penelitian ini diawali dengan pengambilan data cuaca sekunder di Stasiun Klimatologi Klas I, Darmaga, Bogor. Kemudian pengolahan dan analisis data dilakukan di Laboratorium Agrometeorologi, Departemen Geofisika dan Meteorologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1 gun bellani integrator untuk radiasi matahari, 2 ombrometer untuk curah hujan, 3 termometer bola kering untuk suhu udara, 4 cup counter anemometer untuk kecepatan angin, 5 wind vane untuk arah angin, dan 6 seperangkat komputer dengan perangkat lunak Microsoft Excel. Data yang dibutuhkan selama penelitian adalah sebagai berikut: 1. Data suhu udara pada tiga ketinggian 4 meter, 7 meter, dan 10 meter dengan tiga waktu pengamatan, yaitu pukul 07.00 WS, pukul 14.00 WS, dan pukul 18.00 WS. 2. Data kecepatan dan arah angin pada tiga ketinggian 4 meter, 7 meter, dan 10 meter dengan tiga waktu pengamatan, yaitu pukul 07.00 WS, pukul 14.00 WS, dan pukul 18.00 WS. 3. Data kelembaban udara pada tiga ketinggian 4 meter, 7 meter, dan 10 meter dengan tiga waktu pengamatan, yaitu pukul 07.00 WS, pukul 14.00 WS, dan pukul 18.00 WS. 4. Data radiasi matahari harian. 5. Data curah hujan harian. Data cuaca yang digunakan adalah data sekunder selama 1 tahun dari bulan Januari 2011 hingga Desember 2011.

3.3 Analisis Data

3.3.1 Identifikasi Faktor-Faktor Cuaca

Wilayah Penelitian pada Tahun 2011 Untuk mengidentifikasi cuaca wilayah penelitian, yaitu dengan membuat profil unsur-unsur cuaca, seperti radiasi matahari, curah hujan, suhu udara, kelembaban udara, dan kecepatan angin. Profil tersebut ditentukan dengan cara memplotkan data unsur-unsur cuaca tersebut terhadap waktu, sedangkan untuk profil arah angin ditentukan berdasarkan persentase data arah angin terbanyak di wilayah tersebut, yang kemudian diplotkan ke dalam grafik. Profil arah angin ini bertujuan mengetahui arah angin dominan setiap bulan pada wilayah Situ Gede, Darmaga, Bogor.

3.3.2 Stabilitas Atmosfer

Stabilitas atmosfer dinamis ditentukan dengan angka Richardson Richardson NumberRi. Penentuan stabilitas atmosfer tersebut dengan menggunakan persamaan berikut Thom 1975; Oke 1978; Arya 2001; June 2012: Ri = g ∂θ ∂z T a ∂u ∂z 2 1 Keterangan : g : percepatan gravitasi 9.8 m s -2 T a : suhu absolute pada ketinggian z a ; z a = z 1 z 2 12 θ : suhu potensial K; θ = T − Γ d z dengan Γ d merupakan dry adiabatic lapse rate sebesar -0.00976 K m -1 , T merupakan suhu absolute K, dan z merupakan tinggi pengukuran meter Berdasarkan hasil perhitungan tersebut dapat dikategorikan kondisi atmosfer netral Ri = ± 0.01, stabil Ri 0.01, dan tidak stabil Ri -0.01.

3.3.3 Karakteristik Kekasapan

Permukaan d, z , dan u Analisis kecepatan angin pada berbagai ketinggian untuk menentukan karakteristik kekasapan hanya dilakukan pada kondisi atmosfer netral. Berdasarkan persamaan logaritmik profil angin tersebut dapat ditentukan parameter zero-plane displacement d, roughness length z , dan friction velocity u Kimura et al. 1999; June 2012.