Menurut Chang 1968 dalam June 1987, angin
menentukan pertumbuhan
dan perkembangan
suatu tanaman
melalui pertukaran bahang, uap air, CO
2
, serta momentum
antara tanaman
dan lingkungannya. Pertukaran bahang, uap air,
CO
2
, serta momentum antara tanaman dan lingkungannya
didukung oleh
difusi molekuler melalui suatu lapisan udara yang
dikenal dengan lapisan perbatas. Lapisan perbatas adalah lapisan yang dekat dengan
permukaan. Karakteristik
lapisan ini
bergantung pada sifat-sifat lapisan udara dan transfer momentum yang berkaitan dengan
gaya kekentalan udara.
2.2.4.2 Profil Kecepatan Angin
Profil kecepatan
angin menjelaskan
hubungan antara kecepatan angin dan ketinggian
di atas
permukaan Rosenberg 1974. Profil angin tersebut
berguna untuk menduga intensitas dari proses- proses pertukaran secara vertikal maupun
yang terjadi dari dan ke berbagai arah. Kecepatan angin pada suatu ketinggian dapat
digunakan untuk menduga kecepatan angin pada ketinggian lainnya Retnowati 1984.
Menurut Chang 1968, profil angin di atas permukaan yang relatif kasar misalnya
tanaman-tanaman tinggi berbeda dengan profil angin di atas permukaan yang relatif
licin misalnya tanaman-tanaman pendek.
Gambar 4 Profil angin di atas permukaan tanaman
pendek atas
dan tanaman
tinggi bawah
Gardiner 2004.
2.2.4.3 Persamaan Kecepatan Angin dan
Karakteristik Kekasapan Permukaan
Menurut Monteith 1973, ada tiga persamaan penting untuk menentukan profil
angin di atas suatu permukaan kasar, yaitu sebagai berikut:
i. Kecepatan kasap u
ii. Kecepatan angin rata-rata pada
ketinggian z dengan persamaan sebagai berikut Sutton 1953; Tennekes 1972;
Thom 1975; Oke 1978; Rosenberg et al. 1983; Zoomakis 1995; Arya 2001;
Dong et al. 2001; Weligepolage et al. 2012:
uz u
∗
= 1
k ln
z − d
z Keterangan :
uz : kecepatan angin
rata-rata pada
ketinggian z m s
-1
u : kecepatan kasap m s
-1
k : konstanta Von Karman sebesar 0.4
z : panjang kekasapan meter
d : perpindahan bidang nol meter
Kecepatan angin
meningkat seiring
bertambahnya ketinggian. iii.
Koefisien transfer momentum K
m
dengan persamaan sebagai berikut Tennekes 1972; Arya 2001:
K
m
= k z u
∗
Keterangan : K
m
: eddy viscosity m
2
s
-1
k : konstanta Von Karman sebesar 0.4
u : kecepatan kasap m s
-1
z : tinggi pengukuran meter
Berdasarkan persamaan profil angin dapat ditentukan
tiga parameter
yang menggambarkan
karakteristik kekasapan
permukaan, yaitu
parameter panjang
kekasapanroughness length z , perpindahan
bidang nolzero-plane displacement d, dan kecepatan
kasapfriction velocity
u McInnes et al. 1991; Kimura et al. 1999;
Martano 2000; Tsai and Tsuang 2005; Yuhao et al. 2008; Cataldo and Zeballos 2009.
Pada umumnya kecepatan angin rata-rata uz
naik secara linier terhadap ln z - d. Nilai d ini berkisar antara 0.6 sampai 0.8 h h
merupakan tinggi unsur kekasapan. Nilai d dapat diduga dengan persamaan berikut
Oke 1978; Kotani and Sugita 2005:
d = 2
3 h
Nilai h merupakan tinggi tanaman rata-rata meter.
Z
d
+Z h
2-3 h Height
Height
Wind Speed
Wind Speed Surface layer
Roughness sublayer
Canopy Sub-canopy
Forest canopy
Menurut Chang 1968 dalam June 1987, nilai d merupakan fungsi dari kerapatan,
ketinggian, dan keadaan mekanik dari tanaman. Nilai d meningkat seiring dengan
bertambahnya kecepatan angin. Namun hal tersebut hanya berlaku untuk tanaman-
tanaman yang relatif kecil dengan daun yang fleksibel, seperti rumput, barli atau oat pada
kecepatan angin kurang dari 5 m s
-1
Monteith 1973 dalam June 1987, sedangkan menurut
Makkink and
Heemst 1970
dalam Rosenberg 1974 menyatakan bahwa nilai d
menurun pada kecepatan angin kurang dari 5 m s
-1
untuk tanaman padi. Berdasarkan penelitian Retnowati 1984, nilai d akan
berubah-ubah menurut tinggi dan rendahnya kecepatan angin untuk tanaman padi.
Berdasarkan model regresi sederhana dengan metode trial and error dapat
ditentukan nilai parameter d, z , dan u.
Dalam regresi tersebut, variabel y merupakan ln z - d dan variabel x merupakan uz,
sehingga nilai d dapat ditentukan. Nilai parameter z
ditentukan dengan mengekstrapolasi hubungan linier antara uz
dan ln z - d pada suatu titik di mana uz = 0 x = 0 dan ln z - d = z
y = ln z , dan
menghasilkan slope = ku. Menurut Oke 1978, nilai z
dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:
log z = log h
− 0,98 Kekasapan permukaan z
akan memperbesar percampuran dan olakan udara. Menurut
Sellers 1965 dalam Chang 1968, koefisien transfer naik sekitar 50 dengan kenaikan z
dari 0.2 cm sampai 0.7 cm. Karakteristik nilai parameter z
dan d berubah-ubah secara sistematis mengikuti
perubahan kecepatan angin. Hal tersebut terjadi jika pengukuran di atas tanaman yang
seragam Deacon 1975 and Doney 1963 dalam Monteith 1973. Pada beberapa
permukaan, nilai z
turun seiring dengan menurunnya kecepatan angin dan d hampir
konstan. Namun di atas permukaan yang lain, z
naik dengan meningkatnya kecepatan angin dan d turun.
2.2.4.4 Peranan Turbulensi dan Angin
Turbulensi merupakan aliran udara yang tidak beraturan dan berlangsung setiap saat,
serta berperan penting dalam proses-proses pemindahan, seperti pemindahan energi, uap
air, serta gas CO
2
. Turbulensi terjadi karena adanya gradien kecepatan angin, halangan
angin seperti
cabang, daun,
tangkai, bangunan, dan lain-lain, serta adanya
perbedaan kerapatan udara Rosenberg 1974. Menurut Geiger 1959, besarnya turbulensi
bergantung pada kecepatan aliran udara, stratifikasi suhu, dan gradien suhu antara
permukaan dan udara. Pada keadaan lapse rate turbulensi akan dipicu.
Menurut Chang 1968, laju fotosintesis naik dengan masukan CO
2
yang dalam peredarannya lebih banyak diatur oleh
turbulensi. Jika turbulensi besar, banyak CO
2
yang masuk ke dalam tanaman. Berdasarkan penyelidikan mengenai transfer turbulen
dalam kanopi barli oleh Johnson et al. 1976, langkah pertama untuk menduga fluks vertikal
dalam tanaman barli, difusivitas eddy untuk transfer turbulensi diduga dengan dua teknik
bebas,
yaitu metode
neraca energi
pengukuran radiasi
netto, suhu,
dan kelembaban yang menyeluruh dari kanopi
dan metode perhitungan fluks pengukuran fotosintesis
daun bersama-sama
dengan gradien CO
2
dalam kanopi dan fluks CO
2
tanah.
2.2.5 Presipitasi
Uap air merupakan sumber presipitasi seperti hujan dan salju. Jumlah uap air yang
terkandung pada massa udara merupakan indikator potensi atmosfer untuk terjadinya
presipitasi. Presipitasi didefinisikan sebagai bentuk cair air maupun padat es yang jatuh
ke permukaan bumi Tjasyono 2004.
Data hujan mempunyai variasi yang sangat besar dibandingkan unsur-unsur iklim lain,
baik variasi menurut waktu maupun tempat. Curah hujan yang diamati pada stasiun
klimatologi adalah tinggi curah hujan. Curah hujan ini dapat digunakan untuk menghitung
jumlah hari hujan dan intensitas hujan.
Curah hujan dapat diukur dengan alat pengukur curah hujan otomatis atau manual.
Alat-alat pengukur tersebut harus diletakan pada daerah yang masih alami, sehingga curah
hujan yang terukur dapat mewakili wilayah yang luas.
Salah satu tipe pengukur hujan manual yang paling banyak dipakai adalah tipe
observatorium obs atau sering disebut ombrometer Gambar 5. Data yang didapat
dari alat ini adalah curah hujan harian. Curah hujan dari pengukuran alat ini dihitung dari
volume air hujan dibagi dengan luas mulut penakar.
Alat tipe
observatorium ini
merupakan alat baku dengan mulut penakar seluas 100 cm
2
dan dipasang dengan ketinggian mulut penakar 1.2 meter dari
permukaan tanah.
