3 meteorologi klimatologi meteorologi pemanasan bumi

  Pemanasan  Bumi   M

    eteorologi

  Suhu  dan  Perpindahan   Panas  

• kine4k  yang  dimiliki  seluruh  molekul  dan   atom-­‐atom  di  udara.  Udara  yang  dipanaskan   akan  memiliki  energi  kine4k  

  Suhu  merupakan  besaran  rata-­‐rata  energi  

   

• Udara  yang  dipanaskan  akan  mengembang  

   

  dan  kerapatannya  menjadi  lebih  rendah.  

• Panas  adalah  energi  yang  sedang  berpindah  

   

  dari  satu  benda  ke  benda  lainnya  karena  ada   perbedaan  suhu  antara  keduanya.  

• Pada  suhu  0  K,  secara  teori4s  4dak  ada  

   

  pergerakan  molekul  karena  panas.   Suhu  dan  Perpindahan   Panas   "   Skala suhu "   Panas laten "   Konduksi "   Konveksi

  Adveksi " "   Radiasi

  Skala  Suhu  

• Skala  suhu  yang  digunakan  dalam  

   

  meteorologi  adalah  Celsius   (Penggunaan  umum),  Fahrenheit  (di   USA  dan  Kanada),  serta  Kelvin  (untuk   keperluan  komputasi).  

     

• ℃=​5⁄9 (℉−32)

   

• K=℃+273.15

   

• ℉=​9/5 ℃+32

   

• ℉=​9/5 (K−273.15)+32

  Panas  Laten  

• Panas  yang  diperlukan  untuk  mengubah  wujud  benda  tanpa  

   

  mengubah  suhunya  disebut  panas  laten.  

• Ke4ka  uap  berkondensasi  menjadi  awan,  suhu  uap  turun  dari    

   

  menjadi  ,  kemudian  uap  yang  bersuhu  berubah  menjadi  44k-­‐ 44k  air  panas  laten  kondensasi.   Panas  laten  yang  dimiliki  awan  >  2500  J/kgpotensi  badai  pe4r  

• dan  pu4ng  beliung.  

   

  Panas  Laten  

  Panas  Laten   Konduksi  

• lainnya  pada  satu  benda.  
• Konduksi  diakibatkan  oleh  merambatnya  energi  getaran  dari  

  Peris4wa  perpindahan  panas  dari  molekul  satu  ke  molekul  

   

   

  molekul  yang  dipanaskan  ke  molekul  yang  lebih  dingin.  

• Jika  perbedaan  suhu  besar,  maka  perpindahan  energi  panas  

   

  akan  lebih  cepat.   Udara  merupakan  konduktor  yang  buruk;  panas  dari  

• permukaan  bumi  hanya  merambat  beberapa  cm  saja  ke   lapisan  udara  di  atasnya  (jika  konveksi  4dak  terjadi).  

   

  Konveksi  

• Peris4wa  perpindahan  panas   ke  arah  ver/kal  karena  

   

  pergerakan  fluida  secara  massal  disebut  konveksi.   Konveksi  pada  udara  dimulai  ke4ka  udara  dipanaskan  oleh  

• permukaan  bumi  dan  matahari.  Udara  di  suatu  daerah  lebih   panas  dari  yang  lain  dan  mulai  naik  karena  kerapatannya  lebih   rendah.  

   

• Gelembung  udara  yang  naik  saat  konveksi  disebut  thermal.  

   

• turun  kembali  ke  permukaan  bumi,  sehingga  siklus  konveksi   terulang.  

  Ke4ka  4ba  di  atas,  udara  yang  naik  ini  dapat  mendingin  dan  

   

Konveksi  

  Konveksi  biasanya  terjadi  lebih  kuat  di  perkotaan  dibanding  di   desa.  Hal  ini  karena  perkotaan  membuang  panas  ke  udara  lebih   banyak  (AC,  kendaraan,  pabrik,  pembakaran  sampah,  dll.)  

  Adveksi  

  Peris4wa  perpindahan  panas   • ke  arah  horizontal  karena  

   

  pergerakan  fluida  secara  massal  disebut  adveksi.   Contoh  adveksi:  angin  yang  ber4up  dari  Lautan  Hindia  

• membawa  uap  air  dan  panas  laten  ke  Pulau  Jawa   menyebabkan  hujan  deras  dan  banjir.  

   

  Radiasi  

• Radiasi  adalah  energi  panas  yang  dipindahkan  dari  sumber  

   

  panas  menuju  objek  dengan  perantaraan  gelombang   elektromagne4k.  

• Energi  yang  dibawa  melalui  radiasi  semakin  besar  jika  panjang  

   

  gelombang  pembawanya  semakin  kecil.  

• Semua  benda  yang  suhunya  di  atas  0  K  mengeluarkan  radiasi.  

   

• Hubungan  antara  suhu  benda  dan  panjang  gelombang  radiasi  

   

  dijelaskan  dengan  hukum  Wien,  dan  hubungan  antara  suhu   benda  dengan  intensitas  radiasi  dijelaskan  dengan  hukum   Stefan-­‐Boltzmann.  

• Radiasi  yang  dipancarkan  matahari  sebagian  besar  berada  

   

  pada  spektrum  cahaya  tampak  (44%)  dan  inframerah  (49%).  

  Keseimbangan  Absorpsi   dan  Emisi  

• matahari,  dan  pada  malam  hari  bumi   melepas  energi  tersebut.   Kemampuan  absorpsi  dan  emisi  benda  

  Pada  siang  hari  bumi  menyerap  energi  

   

• sangat  bergantung  pada  sifat  fisis  benda   tersebut.  
• Benda  hitam  adalah  benda  yang  mampu  

   

   

  menyerap  (dan  juga  memancarkan  kembali)   radiasi  yang  diterimanya  dengan  sempurna.   Atmosfer  bumi  menyeleksi  radiasi  yang  

• dapat  diterima  maupun  dipancarkan   permukaan  bumi.  

   

Keseimbangan  Absorpsi   dan  Emisi  

  "   Atmosfer bumi sebagai penyaring radiasi "   Efek rumah kaca "   Penguatan Efek Rumah Kaca "   Pemanasan udara Atmosfer  Bumi  sebagai  Penyaring  Radiasi  

• Atmosfer  bumi  mampu  menyerap  sebagian  radiasi  matahari,  

   

  dan  memancarkan  kembali  radiasi  yang  telah  diserap  tadi.  

• Atmosfer  bumi  mampu  menyaring  radiasi  karena  

   

  mengandung  gas  yang  menyerap  energi  dari  radiasi  tersebut.   Selain  melindungi  kita  dari  sinar  UV,  kemampuan  atmosfer  

• dalam  menyaring  radiasi  ini  dimanfaatkan  untuk  analisis  citra   satelit.  

   

  Ø  Grafik tingkat penyerapan radiasi oleh atmosfer.

  Jendela atmosfer adalah wilayah radiasi bebas keluar masuk atmosfer.

  Efek  Rumah  Kaca  

• menyebabkan  terjadinya  efek  rumah  kaca.   Radiasi  yang  diserap  ini  4dak  bisa  keluar  dari  atmosfer,  

  Sifat  atmosfer  bumi  yang  mampu  menyaring  radiasi  

   

• sehingga  suhu  muka  Bumi  menjadi  hangat.  
• Awan  memiliki  kemampuan  untuk  menyerap  dan  

   

   

  memancarkan  radiasi  bumi  pada  daerah  jendela  atmosfer,   sehingga  membuat  muka  Bumi  lebih  hangat  lagi.   Tanpa  efek  rumah  kaca,  suhu  muka  Bumi  akan  sedingin  

• .  

  −18    

  ℃

  Penguatan  Efek  Rumah  Kaca  

• akibat  kegiatan  manusia.    
• Gas  CFC  adalah  yang  paling  berbahaya  karena  dapat  memblokir  radiasi  

  Akhir-­‐akhir  ini  terjadi  penambahan  gas  CO ,  CFC,  CH ,  N O  ke  atmosfer  

    ^{2 4 2}

   

  bumi  pada  daerah  jendela  atmosfer   Penambahan  gas-­‐gas  tersebut  mengakibatkan  suhu  muka  bumi  naik  

•  dalam  100  tahun  terakhir.  

    0,6  

  ℃

• feedback.  Awan  dan  lautan  merupakan  nega,ve  feedback  karena  

  Karena  memperkuat  efek  rumah  kaca,  gas-­‐gas  tersebut  dinamai  posi,ve  

   

  memperlemah  penguatan  efek  rumah  kaca.  

• atmosfer,  awan  lebih  banyak  memantulkan  radiasi  matahari  dibanding   CFC.  

  Walaupun  sama-­‐sama  menyerap  radiasi  bumi  pada  rentang  jendela  

   

  Pemanasan  Udara  

• pemanasan  muka  bumi.     Sinar  matahari  yang  mengenai  molekul-­‐molekul  udara  hanya  memiliki  efek  

  Pemanasan  udara  di  troposfer  sebagian  besar  diakibatkan  oleh  

   

• yang  kecil   udara  merupakan  konduktor  yang  buruk.  

   

  →

  Ke4ka  sinar  matahari  mengenai  permukaan  Bumi,  suhu  muka  Bumi  akan  

• naik  dan  secara  konduksi  panas  akan  dipindahkan  ke  udara  beberapa  cm   di  atasnya   lapisan  udara  panas  ini  4dak  stabil  sehingga  mengalami  

  →

  konveksi.   Konveksi  memindahkan  dan  mencampurkan  udara  panas  bersama  dengan  

• lapisan  udara  dingin   suhu  udara  menjadi  lebih  merata.  

   

  →

• Ke4ka  sore  hari,  suhu  udara  4dak  turun  dras4s  karena  ada  sebagian  energi  

   

  radiasi  yang  diserap  gas-­‐gas  rumah  kaca  yang  dipancarkan  kembali.  

  Penerimaan  Energi   Matahari   "   Refleksi dan Penyebaran Cahaya "   Keseimbangan Energi di Bumi "   Mengapa Bumi Memiliki Musim "   Musim di Belahan Bumi Utara "   Musim di Belahan Bumi Selatan "   Variasi Lokal Musiman

  Refleksi  dan  Penyebaran  Cahaya  

• bagian  terluar  atmosfer  Bumi  –  1365  hingga  1372  Wm .    

  Konstanta  matahari  adalah  jumlah  energi  matahari  yang  jatuh  tegak  lurus  

   

• _-­‐2

• Ke4ka  sinar  matahari  mengenai  par4kulat  dan  molekul  gas  di  atmosfer,  

   

  cahayanya  akan  terpantul  ke  mana-­‐mana.  Jenis  pemantulan  ini  disebut   penyebaran  cahaya.   Karena  molekul  gas  umumnya  lebih  kecil  daripada  panjang  gelombang  

• cahaya,  maka  dia  lebih  efek4f  dalam  menyebarkan  cahaya  dengan   gelombang  pendek  (pada  siang  hari).   Pada  sore  hari,  cahaya  matahari  melewa4  lapisan  udara  yang  lebih  tebal,  

   

• membuat  gelombang  biru  4dak  tersebar  dengan  baik  –  akhirnya  cahaya   dengan  panjang  gelombang  pendek  (kuning,  orange)  yang  tersebar.  

   

  Refleksi  dan  Penyebaran  Cahaya  

• Komposisi  radiasi  matahari.  Intensitas  gelombang  biru  >  gelombang  ungu,  

   

  sehingga  warna  langit  pada  siang  hari  biru.  Pada  sore  hari  warna  langit   menjadi  kuning  –  bukan  hijau-­‐  karena  sinar  matahari  terlalu  terang.    

  Refleksi  dan  Penyebaran  Cahaya  

• refleksi,  intensitas  cahaya  yang  dipantulkan  lebih  kuat  dibanding   penyebaran  cahaya.    

  Refleksi  berbeda  dengan  penyebaran  cahaya  karena  pada  peris4wa  

   

• radiasi  yang  diterimanya.  
• Karena  intensitas  radiasi  merupakan  besaran  skalar,  maka  dalam  

  Albedo  adalah  persentase  radiasi  yang  dipantulkan  dibandingkan  dengan    

   

  kehidupan  sehari-­‐hari  total  radiasi  yang  kita  terima  berasal  dari  radiasi   yang  langsung  dari  sumber  ditambah  dengan  radiasi  dari  pantulan.    

  Benda   Albedo   Salju   75  -­‐  95   Awan  tebal   60  -­‐  90  

  Es   30  -­‐  40   Pasir   15  -­‐  45   Hutan   3  -­‐  10   Keseimbangan  Energi  di  Bumi   Keseimbangan  Energi  di  Bumi  

  Asumsikan  energi  matahari  total  ada  100  unit.   Energi  matahari  yang  diterima  permukaan  Bumi  =    51  unit.  Energi  

• matahari  yang  diserap  atmosfer  ada  19  unit.  
• Karena  permukaan  Bumi  bersuhu  >  0  K,  maka  ia  juga  mengeluarkan  radiasi  

   

   

  inframerah  sepanjang  waktu,  membuat  total  energi  yang  diberikan  ke   atmosfer  mencapai  147  unit.   6  unit  energi  radiasi  dari  muka  bumi  kabur  ke  angkasa  luar.  Total  energi  

• yang  dimiliki  atmosfer  (dari  pancaran  radiasi  muka  bumi  +  energi  hasil   penyerapan  sinar  matahari)  =  160  unit.   Atmosfer  membuang  64  unit  energi  radiasi  ke  angkasa  luar.  96  unit  energi  

   

• radiasi  tersebut  dikembalikan  lagi  ke  Bumi  sebagai  efek  rumah  kaca.  

   

   

  Mengapa  Bumi  Memiliki  Musim  

• sudut  datang  tertentu  dan  melewa4  lapisan  atmosfir  yang  lebih  tebal  –   bandingkan  dengan  daerah  tropis.  

  Pada  lintang-­‐lintang  4nggi,  cahaya  matahari  jatuh  ke  muka  bumi  dengan  

   

• Akibatnya,  fluks  radiasi  yang  diterima  muka  bumi  pada  lintang  4nggi  

   

  kurang  dari  fluks  radiasi  pada  daerah  tropis.    

• Selain  itu,  kemiringan  Bumi  pada  porosnya  juga  membuat  panjang  hari  di  

   

  lintang  4nggi  berubah  secara  mencolok    perubahan  suhu  dan  musim  

  →

  yang  dras4s.  

• Ke4ka  di  suatu  bagian  Bumi  menerima  lebih  banyak  radiasi  matahari  

   

  daripada  di  tempat  lain,  maka  tempat  itu  sedang  mengalami  musim  panas   (di  Indonesia  =  hujan).  

• Sebaliknya  pada  musim  dingin  (Indonesia  =  kemarau),  bagian  Bumi  yang  

   

  mengalaminya  menerima  fluks  radiasi  kurang  dari  tempat  lain.    

  Musim  di  Belahan  Bumi  Utara  

• panas  astronomis,  dan  tanggal  21  Desember  adalah  hari  pertama  musim   dingin  astronomis.   Pada  musim  dingin,  salju  dapat  turun  hingga  sejauh  Vietnam  dan  Aljazair.  

  Pada  belahan  Bumi  Utara,  tanggal  21  Juni  adalah  hari  pertama  musim  

   

• Wilayah-­‐wilayah  dekat  kutub  dapat  mengalami  malam  hari  berminggu-­‐ minggu      
• Pada  musim  panas,  wilayah-­‐wilayah  seper4  Eropa  Barat,  Rusia,  dan  Pantai  

   

    _o

  Timur  Amerika  dapat  mengalami  gelombang  panas  (suhu  di  atas  35   C  )   akibat  tekanan  udara  4nggi.  Wilayah  yang  terletak  dekat  kutub  mengalami   sinar  matahari  24  jam.   Di  Indonesia  bagian  utara,  musim  hujan  biasanya  terjadi  pada  

• pertengahan  tahun,  mengiku4  tekanan  rendah  yang  terbentuk  se4ap   musim  panas  di  wilayah  Asia.  

   

   

  Musim  di  Belahan  Bumi  Selatan  

• dingin  astronomis,  dan  tanggal  21  Desember  adalah  hari  pertama  musim   panas  astronomis.  

  Pada  belahan  Bumi  Selatan,  tanggal  21  Juni  adalah  hari  pertama  musim  

   

• Pada  musim  dingin,  salju  biasanya  turun  sampai  sejauh  Santa  Catarina,  

   

  Brazil  dan  Afrika  Selatan.      

• Peris4wa  gelombang  panas  jarang  terjadi  di  belahan  bumi  selatan  –  

   

  biasanya  hanya  terjadi  di  Australia,  dan  mengakibatkan  kebakaran  hutan   di  sana.  Hal  ini  karena  luasnya  lautan  di  belahan  bumi  selatan.  

• Di  Indonesia  bagian  selatan,  musim  hujan  biasanya  terjadi  pada  akhir  dan  

   

  awal  tahun,  mengiku4  tekanan  rendah  yang  terbentuk  se4ap  musim   panas  di  wilayah  Australia.  

• Pada  musim  kemarau,  cuaca  di  Indonesia  bagian  selatan  lebih  dipengaruhi  

   

  oleh  tekanan  4nggi  di  Australia  Barat.    

  1

  2

  3 Musim  di  Belahan  Bumi   Posisi  matahari  di  atas  Kota  Yogyakarta  pada  tengah  hari  

Selatan  

  tanggal     1)  21  Desember   2)  20  Maret  dan  22  September   3)  21  Juni  

  Variasi  Lokal  Musiman  

• akibat  variasi  kondisi  geografis   suatu  daerah.   Keberadaan  gunung,  bukit,  

  Variasi  lokal  musiman  terjadi  

   

• danau,  atau  bentang  alam   lainnya  dapat  mempengaruhi   cuaca  di  suatu  daerah    

   

  →

  mempengaruhi  pola  hidup   makhluk  di  sana.      

  Kawasan gunung di Kulon Progo, sisi barat lebih hijau dari sisi timur karena angin barat membawa lebih banyak hujan dibanding angin timur. Jenis batuan di wilayah itu hampir serupa.