Metode Penman-Monteith Metodologi Penelitian

udara lalu dapat dihubungkan dengan kondisi atmosfer yang selanjutnya dapat menduga fluks uap air June 2012. III METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan dari bulan Mei hingga Desember 2012. Penelitian ini diawali dengan pengambilan data iklim sekunder tahun 2009 dari Stasiun Klimatologi Klas I, Situgede, Darmaga, Bogor. 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

Data yang dibutuhkan dalam penelitian adalah data sekunder dari bulan Januari hingga bulan Desember 2009 yaitu: 1. Data suhu udara pada tiga ketinggian 4 meter, 7 meter, dan 10 meter dengan tiga waktu pengamatan, yaitu pukul 07.00, 14.00, dan 18.00 waktu setempat. 2. Data kecepatan angin pada tiga ketinggian 4 meter, 7 meter, dan 10 meter dengan tiga waktu pengamatan, yaitu pukul 07.00, 14.00, dan 18.00 waktu setempat. 3. Data kelembaban udara pada tiga ketinggian 4 meter, 7 meter, dan 10 meter dengan tiga waktu pengamatan, yaitu pukul 07.00, 14.00, dan 18.00 waktu setempat. 4. Data standar sangkar cuaca pada ketinggian dua meter yaitu suhu maksimum harian, suhu minimum harian, dan suhu rata-rata harian. 5. Letak lintang, bujur, dan altitude di atas permukaan laut Stasiun Klimatologi Klas I Situgede, Darmaga, Bogor. 6. Curah hujan harian dan kecepatan angin pada ketinggian dua meter. 7. Data evaporasi panci kelas A.

3.3 Metodologi Penelitian

Evapotranspirasi dihitung dengan menggunakan tiga metodologi, yaitu:

3.3.1 Metode Penman-Monteith

Pendugaan nilai evapotranspirasi acuan dalam metode ini menggunakan persamaan modifikasi FAO Penman Monteith, yaitu: ET = 0.408 ∆ Rn − G + γ 900 T+273 u2 es − ea ∆+ γ 1+0.34 u2 1 keterangan : ET : evapotranspirasi acuan mm hari -1 R n : radiasi netto pada permukaan tanaman MJ m -2 hari -1 G : kerapatan fluks bahang tanah MJ m -2 hari -1 T : suhu udara pada ketinggian 2 meter o C γ : konstanta psikometrik kPa o C -1 u 2 : kecepatan angin pada ketinggian 2 meter m s -1 e s : tekanan uap jenuh kPa e a : tekanan uap aktual kPa Δ : slope kurva tekanan uap kPa o C -1 Penentuan radiasi netto pada permukaan tanah Allen et al. 1998 : R n = Rn s + Rn l 2 keterangan : R n : radiasi netto MJ m -2 hari -1 Rn s : radiasi gelombang pendek MJ m -2 hari -1 Rn l : radiasi gelombang panjang MJ m -2 hari -1 Radiasi netto gelombang pendek dan gelombang panjang pada permukaan tanaman dapat menggunakan persamaan berikut: Rn s = 1 − α R s 3 Rn l = σ TmaxK 4+ TminK 4 2 0.34 – 0.14 e a × 1.35 Rs Rso − 0.35 4 keterangan : Rn s : radiasi netto gelombang pendek pada permukaan tanaman MJ m -2 hari -1 α : albedo atau koefisien pantulan radiasi tajuk yang bernilai 0.23 R s : radiasi matahari MJ m -2 hari -1 Rn l : radiasi netto gelombang panjang pada permukaan tanaman MJ m -2 hari -1 σ : konstanta Stefan Boltzman 4.903x10 9 MJ K -4 m -2 hari -1 T max : suhu absolut maksimum selama 24 jam K T min : suhu absolut minimum selama 24 jam K e a : tekanan uap jenuh kPa Rs Rso : radiasi gelombang pendek relatif ≤1.0 R s : radiasi bruto gelombang pendek matahari MJ m -2 hari -1 R so : radiasi bruto matahari saat kondisi cerah, tidak ada penutupan awan MJ m -2 hari -1 Penentuan radiasi bruto matahari dapat menggunakan rumus berikut : R s = a s + b s n N R a 5 R so = 0.75 + 2 × 10 −5 z R a 6 keterangan : R s : radiasi bruto gelombang pendek matahari MJ m -2 hari -1 a s : 0.25 b s : 0.5 n : lama penyinaran jam N : panjang hari jam R a : radiasi matahari ekstraterestrial MJ m -2 hari -1 Penentuan radiasi ekstraterestrial dapat menggunakan persamaan berikut : R a = 24 60 π G sc d r [ ω s sin φ sinδ + cosφ cosδ sin ω s ] 7 Parameter-parameter yang digunakan dalam menghitung radiasi matahari ekstraterestrial menggunakan beberapa persamaan berikut : d r = 1 + 0.033 cos 2 π 365 J 8 δ = 0.409 sin 2 π 365 J − 1.39 9 ω s = arccos −tan φ tan δ 10 φ = π 180 derajat desimal lintang 11 N = 24 π ω s 12 keterangan : G sc : konstanta matahari 0.0820 MJ m -2 hari -1 d r : jarak relatif antara bumi dan matahari J : julian date δ : sudut deklinasi matahari ω s : sudut datang matahari rad φ : letak lintang rad. Jika berada pada lintang utara bernilai positif, jika berada pada selatan maka nilainya negatif rad N : panjang hari jam Pendugaan ET dengan metode Penman-Monteith menggunakan rumput acuan yang diasumsikan mempunyai tinggi 0.12 m, resistansi permukaan r s 70 sm -1 , dan albedo 0.23. Asumsi tanaman tersebut dapat diaplikasikan di banyak rerumputan di dataran tinggi, dimana vegetasinya sama didominasi oleh rerumputan pendek Zhang et al. 2007. Berikut adalah persamaan Penman-Monteith dimana nilai r s dan r a belum dimodifikasi. λET = ∆Rn −G+ρ a cp e s −ea r a ∆+γ1+ r s r a 13 Penentuan tahanan aerodinamik, tahanan permukaan, kerapatan udara dan panas spesifik pada tekanan konstan dapat dihitung menggunakan persamaan berikut: r a = ln z m −d z om ln z h −d z oh k2uz 14 r s = rl LAI active 15 d = 0.7h 16 z om = 0.123h 17 z oh = 0.1 z oh 18 LAI aktif = 0.5 LAI 19 dimana nilai h yang digunakan adalah 1.5 meter, nilai LAI pada periode kering sebesar 5 dan LAI periode basah sebesar 6. c p = γελ P 20 ρ a = P Tkv R ; T kv = 1.01T + 273 cp ρa ra = γελ 1.01 T+273 R208 u 2 = 86400 γ0.622λ 1.01 T+273 0.287208 u 2 = γ 900 T+273 u 2 keterangan : ρ a : kerapatan udara kg m -3 c p : panas spesifik pada tekanan konstan MJ kg -1 K -1 r s : tahanan permukaan s m -1 r a : tahanan aerodinamik s m -1 z m : ketinggian pengukuran kecepatan angin m z h : ketinggian pengukuran kelembaban udara m z om : panjang kekasapan transfer momentum m z oh : panjang kekasapan transfer panas dan uap air m r l : tahanan stomata s m -1 z oh : panjang kekasapan transfer panas dan uap air m ε : rasio berat uap air 0.622 λ : penguapan bahang laten MJ kg -1 R : konstanta gas spesifik 0.287 MJ kg -1 K -1 P : tekanan atmosfer kPa Kerapatan fluks bahang tanah harian G dapat dihitung menggunakan persamaan berikut Stull 1999: G = 0.1 R n 21 keterangan : G : fluks panas MJ m -2 hari -1 R n : radiasi netto MJ m -2 hari -1 Besarnya tekanan uap jenuh e s dan tekanan uap aktual e a didapatkan menggunakan persamaan sebagai berikut Allen et al. 1998: e s = eo Tmax + eo Tmin 2 22 keterangan : e s : tekanan uap air jenuh rata-rata kPa e o T max : tekanan uap air jenuh pada suhu maksimum kPa e o T min : tekanan uap air jenuh pada suhu minimum kPa Tekanan uap air jenuh pada suhu maksimum dan minimum menggunakan persamaan di bawah ini : e T = 0,6108 exp 17.27 T T+237 23 keterangan : e T : tekanan uap air jenuh T kPa T : suhu udara o C suhu udara yang dipakai dalam perhitungan ini adalah suhu udara maksimum dan minimum harian e a = e T dew = 0.6108 exp 17.27 Tdew Tdew +237 24 keterangan : � � : tekanan uap air jenuh aktual kPa T dew : suhu titik embun o C Suhu titik embun T dew dicari menggunakan Tabel 2 Ahrens 2007 : Tabel 3 Hubungan antara suhu dengan tekanan uap jenuh suhu o C tekanan uap air jenuh mb 18 21 21 25 24 29,6 27 35 29 41 32 48,1 35 56,2 RH = e es × 100 25 keterangan : e : tekanan uap aktual e s : tekanan uap jenuh Berdasarkan persamaan tersebut dapat diketahui nilai e dengan menggunakan data suhu dan RH yang tersedia. Hubungan suhu dengan tekanan uap air jenuh akan didapatkan persamaan eksponensial y =e x dimana y adalah tekanan uap air jenuh dan x adalah suhu rata-rata. Selanjutnya dari kedua hubungan tadi akan didapatkan persamaan logaritmik y=ax+b, persamaan tersebut digunakan untuk menentukan suhu titik embun dengan y dalah suhu titik embun dan x adalah tekanan uap air jenuh. Penentuan slope kurva tekanan uap dengan menggunakan persamaan berikut Allen et al. 1998 : ∆ = 4098 [0,6108 exp 17.27 T T +237 ] T+237 2 26 keterangan : Δ : slope kurva tekanan uap kPa o C -1 T : suhu udara rata-rata o C dalam menentukan konstanta psikometrik dapat menggunakan rumus berikut Allen et al. 1998 : γ = 0.665 × 10 −3 P 27 keterangan : � : konstanta psikometrik kPa o c -1 P : tekanan atmosfer kPa Tekanan atmosfer dapat dihitung menggunakan persamaan berikut : P = 101.3 293 −0.0065 z 293 5.26 28 keterangan : P : tekanan atmosfer kPa z : ketinggian stasiun pengamatan di atas permukaan laut m

3.3.2 Metode Aerodinamik Gradien