Agroklim 5 Tekanan air pdam di
TEKANAN
UDARA
INDIKATOR KOMPETENSI
MAHASISWA MEMILIKI PENGUASAAN
TENTANG PENENTU, FUNGSI, ZONASI, DAN
KEDUDUKAN TEKANAN DALAM IKLIM SEBAGAI
SISTEM DAN HUBUNGAN DENGAN SISTEM
PERTANAMAN
KEPADATAN DAN TEKANAN UDARA
Udara tidak terdistribusi merata di
permukaan bumi. Di suatu area dengan
kepadatan udara rendah (tipis/jarang),
tekanan udara permukaan juga rendah,
sebaliknya di area dengan kepadatan
udara tinggi (tebal/padat), tekanan di
permukaan juga tinggi. Udara bergerak
dari daerah bertekanan tinggi ke
daerah
bertekanan
rendah
yang
dipengaruhi oleh Gaya Corriolis.
• Tekanan udara adalah gaya berat kolom
udara dari permukaan tanah sampai
puncak atmosfer per satuan luas
P = m g/A
P: tekanan udara
m: massa (r.V)
g: percepatan gravitasi
A: luas
• Hubungan perubahan tekanan (∆p)
dengan perubahan ketebalan lapisan
udara (∆z):
Dp = -r g dz
TEKANAN UDARA SEBAGAI
UNSUR DAN PENGENDALI
IKLIM
• Tekanan udara mempengaruhi perubahan
kecepatan angin
• Angin berperan langsung terhadap
evapotranspirasi, suhu udara dan presipitasi
(hujan)
• Tekanan udara sebagai pengendali iklim :
Di daerah subtropik berperan sangat besar
Di daerah tropik berperan kecil/tidak nyata
PENYEBAB PERUBAHAN DAN
PERBEDAAN TEKANAN UDARA
FAKTOR TERMAL
• Kerapatan (r) dan massa (m) udara bervariasi
dengan suhu
Udara yang mendapat pemanasan (suhu
meningkat) volume meningkat, kerapatan turun,
massa menjadi rendah sehingga tekanan
berkurang
FAKTOR DINAMIK
Gaya Corriolis, gaya gesek
DISTRIBUSI TEKANAN
UDARA
Vertikal
• Atmosfer lapisan bawah memiliki kerapatan lebih
besar makin keatas (menjauhi bumi) tekanan
udara makin rendah
• Hubungan kerapatan, suhu dan tekanan udara:
PV nRT
dan
n m / M
P: tekanan udara, V: volume udara, n: jumlah mol, m:
massa udara kering, M: berat molekul udara kering,
T: suhu mutlak lapisan udara (°K),, R: tetapan gas
umum (8,3143 J/K/mol)
• Gas yang dominan di udara adalah N2
(80%) dan O2 (20%) sehingga :
M = (0,8x2x14) + (0,2x2x16) = 28,8
• Dengan memperhitungkan gas-gas yang
lain M= 28,97
• P = r Ru T
• Ru : tetapan gas untuk udara kering,
besarnya = R/M = 8,3143/28,97
= 287 J/K/kg
Penyebaran Horisontal
• Penyebaran horisontal berhubungan dengan gayagaya yang mengendalikan angin di atmosfer
• Isobar: garis yang menghubungkan tempattempat bertekanan udara sama
• Gradien tekanan: perbedaan tekanan secara
horisontal, diukur dari tinggi ke rendah, tegak
lurus isobar terdekat
• Pada peta tekanan udara, pola yang tergambar
muncul dalam bentuk panjang dan bergelombang.
Daerah memanjang pada tekanan rendah disebut
palung (trough), yang memanjang pada tekanan
tinggi disebut punggung (ridge)
PENGUKURAN TEKANAN
UDARA
• Suatu kolom udara dengan luas penampang
6,45 cm2 (1 inci persegi) pada permukaan
laut sampai puncak atmosfer, mempunyai
berat sekitar 6,66 kg, setara dengan berat
kolom Hg setinggi 760 mm
• Tekanan 760 mm Hg disebut tekanan normal
• Standar tekanan atmosfer dapat dinyatakan
dalam 760 mm Hg atau 1013,3 mb. Jadi 1
mm Hg = 4/3 mb
• Alat pengukur tekanan udara : Barometer
ANGIN
• Angin merupakan udara yang bergerak,
mempunyai arah dan kecepatan, timbul
karena ada perbedaan kerapatan udara
yang menyebabkan perbedaan tekanan
udara
• Arah gerak udara adalah dari tempat
bertekanan tinggi ke tempat bertekanan
rendah
• Kecepatan angin ditentukan oleh laju
perubahan tekanan
GAYA PENGGERAK
ANGIN
1. Gaya gradien tekanan: gaya yang terjadi
karena perbedaan tekanan akibat
perbedaan suhu. Makin besar perbedaan
tekanan makin besar kecepatan angin.
Fp = -1/r. dp/dz
Fp : gaya gradien tekanan , r: kerapatan
udara (1,2 kg/m3), dp/dz: perbedaan
tekanan pada jarak tertentu
2. Gaya Corriolis, timbul karena rotasi bumi
3. Gaya Sentrifugal
4. Gaya gesekan
GAYA
CORRIOLIS
Angular momentum
conservation
(konservasi momentum angular): suatu
obyek yang berputar dekat dengan
pusat putaran, putaran harus cepat utk
konservasi
momentum
angular.
Sebaliknya jika obyek berputar menjauhi
pusat putaran, maka putaran melambat.
Permukaan bumi melengkung mengakibatkan
suatu obyek bergerak dengan kecepatan
berbeda tergantung pada latitud:
Di ekuator (latitud 0°), suatu obyek bergerak
pada kecepatan sekitar 1700 km/jam
Di kutub (latitud 90°), suatu obyek
bergerak lamban
Di latitude 34°N (Los Angeles), suatu
obyek bergerak pada kecepatan 1400
Jika
suatu
benda
diam bergerak dari
ekuator
ke
Utara
akan
mendekati
pusat rotasi bumi,
dan
akan
memperoleh
kecepatan
searah
rotasi bumi.
Ini
mengakibatkan
pembelokan
ke
kanan.
Hal yang
sama,
jika
suatu
benda diam bergerak
dari
ekuator
ke
Sebaliknya semua
obyek di hemisfer
Utara bergerak ke
ekuator akan
berbelok ke kanan
oleh gaya
Corriolis,
sedangkan semua
obyek bergerak
ke ekuator di
hemisfer Selatan
berbelok ke kiri
Topan Katrina 2005
Udara bergerak ke tekanan rendah di pusat
topan berbelok ke kanan, menghasilkan
gerakan udara spiral ke pusat topan. Arah
angin/badai tervisualisasikan oleh awan yang
terbentuk
SISTEM ANGIN
DUNIA
• Skala makro: pola angin umum dunia
• Skala meso: pola angin yang terjadi
hanya beberapa hari dan meliputi
daerah yang kecil, spt angin darat –
laut, angin lembah – gunung.
• Skala mikro: angin yang bertahan
beberapa menit saja, seperti olak,
hembusan dan putaran debu.
POLA ANGIN
UMUM
• Teori Hadley (sirkulasi satu sel): udara
hangat dari daerah equator yang
bertekanan rendah naik dan mengalir
ke arah kutub dan udara kutub yang
berat turun dan mengalir di permukaan
menuju ke equator. Dengan asumsi:
1. Tidak ada gaya Coriolis,
2. Permukaan bumi rata dan komposisi
seragam
3. Letak bumi tidak miring pada sumbu
(tidak ada perubahan musim)
Secara klimatologi, angin permukaan adalah gerakan
udara dari tekanan tinggi ke rendah. Daerah subtropik
sebagai daerah bertekanan tinggi terutama diatas laut
akibat dari suhu rendah
POLA ANGIN
LOKAL
Angin lokal terjadi akibat kondisi lokal
karena
perbedaan
pemanasan
(suhu udara) dan topografi. Contoh:
angin Bohorok, gending, dsb
• Angin Muson (Monsoon)
• Angin darat dan angin laut
• Angin lembah dan angin gunung
PERAN ANGIN BAGI
TUMBUHAN
• Dalam klimatologi angin berfungsi pokok
memindahkan panas, uap air dan CO 2 serta
mengendalikan unsur cuaca: kelembaban
udara, suhu, dan evapotranspirasi
• Sehingga pada tanaman:
1. Transpirasi meningkat dengan
peningkatan kecepatan angin
2. Absorpsi CO2
3. Kerusakan mekanik akibat angin kencang
• Klasifikasi
tanaman
berdasar
tanggapan terhadap kondisi angin:
Exposure evader, toleran dan sensitif
• Windbreaker atau shelterbelt :
mengurangi kecepatan angin
sehingga
bisa mengurangi erosi tanah dan
kerusakan mekanik pada tanaman
- mencegah fluktuasi suhu siang dan
malam yang terlalu besar
- mengurangi evapotranspirasi
- menekan bahaya frost
UDARA
INDIKATOR KOMPETENSI
MAHASISWA MEMILIKI PENGUASAAN
TENTANG PENENTU, FUNGSI, ZONASI, DAN
KEDUDUKAN TEKANAN DALAM IKLIM SEBAGAI
SISTEM DAN HUBUNGAN DENGAN SISTEM
PERTANAMAN
KEPADATAN DAN TEKANAN UDARA
Udara tidak terdistribusi merata di
permukaan bumi. Di suatu area dengan
kepadatan udara rendah (tipis/jarang),
tekanan udara permukaan juga rendah,
sebaliknya di area dengan kepadatan
udara tinggi (tebal/padat), tekanan di
permukaan juga tinggi. Udara bergerak
dari daerah bertekanan tinggi ke
daerah
bertekanan
rendah
yang
dipengaruhi oleh Gaya Corriolis.
• Tekanan udara adalah gaya berat kolom
udara dari permukaan tanah sampai
puncak atmosfer per satuan luas
P = m g/A
P: tekanan udara
m: massa (r.V)
g: percepatan gravitasi
A: luas
• Hubungan perubahan tekanan (∆p)
dengan perubahan ketebalan lapisan
udara (∆z):
Dp = -r g dz
TEKANAN UDARA SEBAGAI
UNSUR DAN PENGENDALI
IKLIM
• Tekanan udara mempengaruhi perubahan
kecepatan angin
• Angin berperan langsung terhadap
evapotranspirasi, suhu udara dan presipitasi
(hujan)
• Tekanan udara sebagai pengendali iklim :
Di daerah subtropik berperan sangat besar
Di daerah tropik berperan kecil/tidak nyata
PENYEBAB PERUBAHAN DAN
PERBEDAAN TEKANAN UDARA
FAKTOR TERMAL
• Kerapatan (r) dan massa (m) udara bervariasi
dengan suhu
Udara yang mendapat pemanasan (suhu
meningkat) volume meningkat, kerapatan turun,
massa menjadi rendah sehingga tekanan
berkurang
FAKTOR DINAMIK
Gaya Corriolis, gaya gesek
DISTRIBUSI TEKANAN
UDARA
Vertikal
• Atmosfer lapisan bawah memiliki kerapatan lebih
besar makin keatas (menjauhi bumi) tekanan
udara makin rendah
• Hubungan kerapatan, suhu dan tekanan udara:
PV nRT
dan
n m / M
P: tekanan udara, V: volume udara, n: jumlah mol, m:
massa udara kering, M: berat molekul udara kering,
T: suhu mutlak lapisan udara (°K),, R: tetapan gas
umum (8,3143 J/K/mol)
• Gas yang dominan di udara adalah N2
(80%) dan O2 (20%) sehingga :
M = (0,8x2x14) + (0,2x2x16) = 28,8
• Dengan memperhitungkan gas-gas yang
lain M= 28,97
• P = r Ru T
• Ru : tetapan gas untuk udara kering,
besarnya = R/M = 8,3143/28,97
= 287 J/K/kg
Penyebaran Horisontal
• Penyebaran horisontal berhubungan dengan gayagaya yang mengendalikan angin di atmosfer
• Isobar: garis yang menghubungkan tempattempat bertekanan udara sama
• Gradien tekanan: perbedaan tekanan secara
horisontal, diukur dari tinggi ke rendah, tegak
lurus isobar terdekat
• Pada peta tekanan udara, pola yang tergambar
muncul dalam bentuk panjang dan bergelombang.
Daerah memanjang pada tekanan rendah disebut
palung (trough), yang memanjang pada tekanan
tinggi disebut punggung (ridge)
PENGUKURAN TEKANAN
UDARA
• Suatu kolom udara dengan luas penampang
6,45 cm2 (1 inci persegi) pada permukaan
laut sampai puncak atmosfer, mempunyai
berat sekitar 6,66 kg, setara dengan berat
kolom Hg setinggi 760 mm
• Tekanan 760 mm Hg disebut tekanan normal
• Standar tekanan atmosfer dapat dinyatakan
dalam 760 mm Hg atau 1013,3 mb. Jadi 1
mm Hg = 4/3 mb
• Alat pengukur tekanan udara : Barometer
ANGIN
• Angin merupakan udara yang bergerak,
mempunyai arah dan kecepatan, timbul
karena ada perbedaan kerapatan udara
yang menyebabkan perbedaan tekanan
udara
• Arah gerak udara adalah dari tempat
bertekanan tinggi ke tempat bertekanan
rendah
• Kecepatan angin ditentukan oleh laju
perubahan tekanan
GAYA PENGGERAK
ANGIN
1. Gaya gradien tekanan: gaya yang terjadi
karena perbedaan tekanan akibat
perbedaan suhu. Makin besar perbedaan
tekanan makin besar kecepatan angin.
Fp = -1/r. dp/dz
Fp : gaya gradien tekanan , r: kerapatan
udara (1,2 kg/m3), dp/dz: perbedaan
tekanan pada jarak tertentu
2. Gaya Corriolis, timbul karena rotasi bumi
3. Gaya Sentrifugal
4. Gaya gesekan
GAYA
CORRIOLIS
Angular momentum
conservation
(konservasi momentum angular): suatu
obyek yang berputar dekat dengan
pusat putaran, putaran harus cepat utk
konservasi
momentum
angular.
Sebaliknya jika obyek berputar menjauhi
pusat putaran, maka putaran melambat.
Permukaan bumi melengkung mengakibatkan
suatu obyek bergerak dengan kecepatan
berbeda tergantung pada latitud:
Di ekuator (latitud 0°), suatu obyek bergerak
pada kecepatan sekitar 1700 km/jam
Di kutub (latitud 90°), suatu obyek
bergerak lamban
Di latitude 34°N (Los Angeles), suatu
obyek bergerak pada kecepatan 1400
Jika
suatu
benda
diam bergerak dari
ekuator
ke
Utara
akan
mendekati
pusat rotasi bumi,
dan
akan
memperoleh
kecepatan
searah
rotasi bumi.
Ini
mengakibatkan
pembelokan
ke
kanan.
Hal yang
sama,
jika
suatu
benda diam bergerak
dari
ekuator
ke
Sebaliknya semua
obyek di hemisfer
Utara bergerak ke
ekuator akan
berbelok ke kanan
oleh gaya
Corriolis,
sedangkan semua
obyek bergerak
ke ekuator di
hemisfer Selatan
berbelok ke kiri
Topan Katrina 2005
Udara bergerak ke tekanan rendah di pusat
topan berbelok ke kanan, menghasilkan
gerakan udara spiral ke pusat topan. Arah
angin/badai tervisualisasikan oleh awan yang
terbentuk
SISTEM ANGIN
DUNIA
• Skala makro: pola angin umum dunia
• Skala meso: pola angin yang terjadi
hanya beberapa hari dan meliputi
daerah yang kecil, spt angin darat –
laut, angin lembah – gunung.
• Skala mikro: angin yang bertahan
beberapa menit saja, seperti olak,
hembusan dan putaran debu.
POLA ANGIN
UMUM
• Teori Hadley (sirkulasi satu sel): udara
hangat dari daerah equator yang
bertekanan rendah naik dan mengalir
ke arah kutub dan udara kutub yang
berat turun dan mengalir di permukaan
menuju ke equator. Dengan asumsi:
1. Tidak ada gaya Coriolis,
2. Permukaan bumi rata dan komposisi
seragam
3. Letak bumi tidak miring pada sumbu
(tidak ada perubahan musim)
Secara klimatologi, angin permukaan adalah gerakan
udara dari tekanan tinggi ke rendah. Daerah subtropik
sebagai daerah bertekanan tinggi terutama diatas laut
akibat dari suhu rendah
POLA ANGIN
LOKAL
Angin lokal terjadi akibat kondisi lokal
karena
perbedaan
pemanasan
(suhu udara) dan topografi. Contoh:
angin Bohorok, gending, dsb
• Angin Muson (Monsoon)
• Angin darat dan angin laut
• Angin lembah dan angin gunung
PERAN ANGIN BAGI
TUMBUHAN
• Dalam klimatologi angin berfungsi pokok
memindahkan panas, uap air dan CO 2 serta
mengendalikan unsur cuaca: kelembaban
udara, suhu, dan evapotranspirasi
• Sehingga pada tanaman:
1. Transpirasi meningkat dengan
peningkatan kecepatan angin
2. Absorpsi CO2
3. Kerusakan mekanik akibat angin kencang
• Klasifikasi
tanaman
berdasar
tanggapan terhadap kondisi angin:
Exposure evader, toleran dan sensitif
• Windbreaker atau shelterbelt :
mengurangi kecepatan angin
sehingga
bisa mengurangi erosi tanah dan
kerusakan mekanik pada tanaman
- mencegah fluktuasi suhu siang dan
malam yang terlalu besar
- mengurangi evapotranspirasi
- menekan bahaya frost