Sumber Daya Air id. pdf
Sumber Daya Air
Kuliah Pengantar Ilmu dan
Teknologi Kebumian (KU1284)
Air adalah Kehidupan
(Water is Life)
Pemakaian air di berbagai negara Asia
Region & Country
Year
Total
Freshwater
Withdrawal
Per Capita
Withdrawal
Domestic
Use
Industrial
Use
Agricultural
Use
Domestic
Use
Industrial
Use
Agricultural
Use
(km^3/yr)
(m^3/p/yr)
(%)
(%)
(%)
m3/p/yr
m3/p/yr
m3/p/yr
2005
Population
Source
(millions)
ASIA
Afghanistan
2000
Armenia
2000
Azerbaijan
2000
Bahrain
2000
Bangladesh
Bhutan
23.26
779
2
0
98
14
2.95
977
17.25
2,051
30
4
66
293
5
28
68
99
0.30
411
40
3
57
163
2000
2000
79.40
560
3
1
96
0.43
199
5
1
94
Brunei
Cambodia
1994
0.09
243
nd
nd
nd
2000
4.08
290
1
0
98
China
2000
549.76
415
7
26
Cyprus
2000
0.21
250
27
1
Georgia
2000
3.61
808
20
21
India
2000
645.84
585
8
5
0
765
l
29.86
43
642
l
3.02
567
1385
l
8.41
12
233
l
0.73
18
4
538
l
141.82
10
2
187
l
2.16
3
0
284
68
27
107
71
68
4
59
161
170
477
l
4.47
86
47
32
506
l
1,103.37
e
0.37
l
14.07
281
i
1,323.35
179
m
0.84
Indonesia
2000
82.78
372
8
1
91
30
3
339
l
222.78
Iran
2000
72.88
1,048
7
2
91
71
24
953
l
69.52
Iraq
2000
42.70
1,482
3
5
92
47
68
1367
l
28.81
Israel
2000
2.05
305
31
7
62
94
20
189
l
6.73
Japan
2000
88.43
690
20
18
62
136
123
431
l
128.09
Siklus Air Siklus Hidrologi
di Planet Bumi
Siklus “perjalanan” air di
permukaan planet bumi
Siklus air ini benar – benar
merupakan “siklus” yang tidak
ada “awal” dan “akhir”-nya
Matahari sebagai faktor
utama penggerak siklus air
(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/water_cycle)
Air di Planet Bumi dan Siklus Hidrologi
(Pearson Prentice Hall, 2005)
Proses-proses utama Siklus Air di Bumi
• Evaporasi
Evaporasi: Penguapan (perubahan
wujud air menjadi gas).
• Transpirasi
Transpirasi: Pelepasan uap air dari
tumbuh-tumbuhan melalui stomata
atau mulut daun
• Evapotranspirasi
Evapotranspirasi: Proses gabungan
evaporasi dan transpirasi
Continue..
• Kondensasi:
Kondensasi Proses perubahan wujud uap
air menjadi air akibat pendinginan
• Adveksi:
Adveksi Transportasi air pada gerakan
horisontal seperti transportasi panas dan
uap air dari satu lokasi ke lokasi yang lain
oelh gerakan udara mendatar.
• Presipitasi:
Presipitasi Segala bentuk curahan atau
hujan dari atmosfer ke bumi yang meliputi
hujan air, es, salju, embun dll.
Continue…
• Run Off:
Off Pergerakan aliran air di
permukaan tanah melalui sungai dan anak
sungai
• Infiltrasi
Infiltrasi: Perembesan atau pergerakan air
ke dalam tanah melalui pori tanah secara
vertikal
Distribusi air di planet bumi diberbagai reservoar
(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/water_cycle)
Reservoar
Samudera (Ocean)
Tudung Es & Glasier (Ice caps &
glaciers)
Air Tanah (Groundwater)
Danau (Lakes)
Volume Air Prosentase
(106 km3)
1370
97,25
29
2,05
9,5
0,125
0,68
0,01
“Tanah Basah” (Soil moisture)
Atmosfer (Atmosphere)
Aliran dan Sungai (Streams & rivers)
0,065
0,013
0,0017
0,005
0,001
0,0001
Biosfer (Biosphere)
0,0006
0,00004
Waktu Tinggal (residence time)
Waktu tinggal air di suatu reservoar dalam siklus air didefinisikan sebagai
waktu rata – rata satu molekul air menetap dalam reservoar tersebut.
Waktu tinggal dapat ditentukan dengan dua cara: pertama; prinsip
kekekalan massa air dan kedua; teknik isotop.
Metoda pertama: Berdasarkan pada prinsip kekekalan massa dan
mengasumsikan bahwa jumlah massa air di suatu reservoar adalah relatif
tetap.
Waktu tinggal (T) = Volume reservoar (vol dlm dimensi L3 atau satuan
volume) : Laju atau Kecepatan pengurangan (penambahan) massa air (dlm
dimensi L3T-1 atau dlm satuan volume per satuan waktu) di reservoar
T (dlm satuan waktu) = (Vol : Kec perubahan jumlah massa)
Konsep metoda ini menyatakan bahwa berapa lama waktu yang diperlukan
untuk mengosongkan air dari reservoar yang penuh, jika diasumsikan tidak
ada air masuk ke reservoar.
Waktu tinggal (residence time) air di berbagai reservoar
(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/water_cycle)
Reservoar
Samudera (Oceans)
Glasier (Glaciers)
Tutupan salju musimam
(Seasonal snow cover)
Tanah “basah
(Soil moisture)
Air tanah dangkal
(Groundwater: shallow)
Air tanah dalam
(Groundwater: deep)
Danau (Lakes)
“Waktu tinggal”
rata - rata
3.200 tahun
20 - 100 tahun
2 - 6 bulan
1 - 2 bulan
100 - 200 tahun
10.000 tahun
50 - 100 tahun
Sungai (Rivers)
2 - 6 bulan
Atmosfer (Atmosphere)
9 hari
Dinamika keseimbangan siklus hidrologi
Total air di planet bumi, diperkirakan sekitar
1.408.000.000
km3,
dimana
sebanyak
1.370.000.000 km3 di “simpan” di samudera
(97 %).
Samudera memasok sekitar 90 % dari jumlah
seluruh air yang di uapkan memasuki siklus
air global.
Dinamika keseimbangan siklus hidrologi
Pada zaman es terakhir, glasier menutupi hampir
sepertiga daratan bumi dan samudera saat itu
lebih rendah 122 meter dari pada muka laut saat
ini.
Selama zaman iklim panas terakhir sekitar
125.000 tahun yang lalu muka laut saat itu lebih
tinggi 5,5 meter dari pada saat ini.
Dinamika keseimbangan siklus hidrologi
Laporan Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
tahun 2007 memperkirakan bahwa selama abad ke-21 siklus
air akan mengalami intensifikasi.
Daratan di subtropis mengalami iklim yang lebih kering, curah
hujan yang lebih sedikit, terutama di daerah perbatasan
subtropis dengan lintang tinggi seperti Afrika Selatan,
Mediterania, bagian selatan Australia, dan barat daya Amerika
Serikat.
Sedangkan didekat ekuator diperkirakan jumlah curah hujan
tahunan akan meningkat sehingga daerah tersebut akan
menjadi lebih basah.
Peningkatan curah hujan juga akan terjadi di lintang tinggi
selama abad ke 21 ini.
Dinamika keseimbangan siklus hidrologi
Distribusi jumlah curah
hujan tahunan yang di
rata – ratakan secara
lintang untuk periode
waktu 1950 - 2000 (a), dan
perubahannya untuk abad
ke 21 (b)
a)
b)
Tiga Sistem Hidrologi
16
(Castany, 1982)
Air di Atmosfer
One estimate of global water distribution
Water volume, Water volume, in
Water source
in cubic miles cubic kilometers
Percent of
total
freshwater
Percent
of total
water
Atmosphere
3,094
12,900
0.04%
0.001%
Total global
fresh water
8,404,000
35,030,000
100%
2.5%
Total global
water
332,500,000
1,386,000,000
--
100%
Source: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and
Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2,
pp.817-823.
Atmosfer tidak menyimpan banyak air
Atmosfer berfungsi sebagai “jalan bebas hambatan” untuk memindahkan
air dari satu tempat ke tempat lain
Di Atmosfer, air terdapat dalam bentuk gas, cair, dan padat (uap, tetes
awan/hujan, butiran es, salju, dan graupel yaitu campuran salju dan air)
Perpindahan uap air di atmosfer juga membawa panas (laten)
Energi Panas dalam Perubahan Fase Air
Distribusi Air di Atmosfer Secara Global
Precipitable Water Vapor adalah besaran yang digunakan dalam
meteorologi untuk mengukur keberadaan uap air di atmosfer
Precipitation Rate adalah besaran untuk mengukur jumlah air hujan
yang jatuh ke permukaan bumi per satuan luas per satuan waktu
Sebagian besar uap air ada di daerah tropis
Distribusi curah hujan lebih bervariasi secara temporal dan spasial dan
tidak sama (asimetris) untuk belahan bumi utara dan selatan karena
pengaruh perbedaan distribusi daratan
Hujan, Penguapan, Air Permukaan, dan
Kelembapan Tanah
Air di Atmosfer Indonesia
Dalam Klimatologi dikenal istilah The Maritime Continent (Benua
Maritim) yang mencakup seluruh wilayah Indonesia
Berbagai pengamatan satelit menunjukkan bahwa Indonesia merupakan
daerah pembentukan awan (konvektif) yang paling aktif
Data Pengamatan Satelit TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)
meyakinkan bahwa secara rata-rata Indonesia merupakan daerah yang
paling banyak menerima hujan
(Sumber : NASA)
Pengaruh Variabilitas Iklim pada
Ketersediaan Air di Atmosfer
Monsun (tahunan)
MJO (30-60 harian)
(Johnson, 1992)
(Mathew, 200)
ENSO (antar tahunan)
Indian Ocean Dipole Mode
(antar tahunan)
(Sumber : JAMSTEC)
(Sumber : NOAA)
Seasonal wind regime
• The southward wind
from northern and
eastward from
western Indian
Ocean across
maritime continent is
occurred in generally
during DJF.
• While the summer
comes in JJA , vapor
is relatively dry with
prevailing easterly
winds.
Seasonal mean low-level (925hPa) wind (m s−1) from ERA-40 reanalysis: (a) DJF, (b) MAM, (c) JJA, (d) SON. Vector arrows show
the wind speed and direction, colours show the magnitude of the
zonal wind speed. (Adopted from Strachan 2007)
Regional Climatology of Maritime Continent
The three climate regions according to the mean annual patterns (left), and the annual cycles
of the three climate regions (solid lines) (right) proposed by Aldrian and Susanto (2003).
Dashed lines indicates one standard deviation ( ) above and below average
Schematic of Walker circulation showing the major tropical convective
centers: central Africa, the Maritime Continent, and the Amazon (Adapted
from Webster 1983)
!ñ "
# !" $
Fire damage in1997-1998 (El-Niño) fires
in East Kalimantan, Indonesia, based on
ERS-SAR images. Source: Hoffmann et
al. (2000).
E.g warmer sea surface
temperature (SST) (El
Niño) over eastern Pacific
Ocean forces convection
and eastward shift of
Walker Circulation.
drought and wildfire
condition over maritime
continent.
%
& !ñ
%
'
Wasior, west Papua , during La Niña
2010-2011, (bbcindonesia)
!"
Pengaruh Variabilitas Iklim pada
Ketersediaan Air di Atmosfer
Perubahan Distribusi Curah Hujan di
Indonesia oleh ENSO
Kejadian El Nino kuat menyebabkan
curah hujan di Indonesia berkurang
secara drastis
Pada kejadian El Nino lemah, beberapa
daerah di Indonesia bisa mengalami
peningkatan curah hujan
Kejadian La Nina menyebabkan
peningkatan curah hujan di sebagian
besar wilayah Indonesia
Dewasa ini perkembangan ENSO di
Pasifik telah dapat dipantau dengan baik
dari pengamatan satelit
Madden Julian Oscillation
Composite Outgoing Longwave
Oscillation (OLR, shade) and wind
(arrow) anomaly in eight MJO
phase winter monsoon. Noted
that negative OLR means there is
deep convective activity (Adapted
from Hidayat and Kizu, 2009).
Dipole Mode
Aliran Sungai
TERMINOLOGI AIRTANAH DAN
AIR BAWAH TANAH
CEKUNGAN HIDROLOGI DAN
HIDROGEOLOGI
MEDIA PENYUSUN AKIFER
PERISTILAHAN
Produ
duktivitas
Akifer : Lapisan batuan yang dapat menyimpan
dan mengalirkan air dalam jumlah yang ekonomis.
Akitar : Lapisan batuan yang mampu menyimpan
dan mengalirkan air dalam jumlah terbatas
Akiklud: Lapisan batuan yang dapat menyimpan
air tetapi tidak dapat mengalirkan.
Akifug: Lapisan batuan yang tidak dapat
menyimpan dan mengalirkan air (Kedap Air)
POROSITAS
• Perbandingan antara volume ruang antar
butir terhadap volume total batuan.
• Porositas tergantung pada kebundaran,
sorting dan kompaksi. Batuan dengan butir
yang semakin membundar dan sorting yang
baik menyebabkan porositas yang besar,
sedang
kompaksi
akan
memperkecil
porositas.
PERMEABILITAS
• Kemampuan
material
mengalirkan fluida (air).
batuan
untuk
• Permeabilitas tergantung pada sifat cairan
pori (viskositas), rasio ruang antar butir,
bentuk dan susunan pori batuan atau
struktur tanah.
TIPE AKIFER
Tiga tipe akifer menurut Hidrodinamika :
• Akifer Tertekan (Confined Aquifer)
• Akifer Bebas (Unconfined Aquifer)
• Akifer Bocor (Leaky Aquifer)
AKIFER TERTEKAN
(CONFINED AQUIFER)
Akifer yang bagian
atas dan bawahnya
dibatasi oleh
lapisan bersifat
akifug atau akiklud
AKIFER BEBAS
(UNCONFINED AQUIFER)
Akifer yang dibatasi
oleh lapisan
impermeabel di bagian
bawahnya tetapi pada
bagian atasnya tidak
ada lapisan penutup
AKIFER BOCOR
(LEAKY AQUIFER)
Akifer yang dibatasi oleh
lapisan semi permeabel
di bagian atas dan atau
di bagian bawahnya
JENIS-JENIS MATAAIR
(Todd, 1980)
1. Mataair Depresi (Depression Spring) : Mataair yang
disebabkan karena permukaan tanah memotong
muka airtanah (water table)
JENIS-JENIS MATAAIR
(Todd, 1980)
2. Mataair Kontak (Contact Spring) : Mata
air akibat kontak antara lapisan akifer
dengan lapisan impermeabel pada bagian
bawahnya.
JENIS-JENIS MATAAIR
(Todd, 1980)
3. Mataair Rekahan (Fracture Spring) :
Mataair yang dihasilkan oleh akifer
tertekan yang terpotong oleh struktur
impermeabel.
JENIS-JENIS MATAAIR
(Todd, 1980)
4. Mataair Pelarutan (Solution Tubular
Spring) : Mataair yang terjadi akibat
pelarutan batuan oleh air tanah.
Bencana Banjir dan Kekeringan
Variabilitas iklim dapat menyebabkan kejadian cuaca/iklim ekstrem
Hujan yang berlebihan mendatangkan bahaya banjir
Kekurangan hujan dalam waktu yang panjang menyebabkan kekeringan
Kemungkinan untuk terjadinya kejadian ekstrem dapat diketahui dari
kajian klimatologi
Prediksi cuaca dan iklim yang akurat diperlukan untuk mengantisipasi
bahaya dalam waktu dekat
Masalah banjir:
1. Kasus banjir Bandung
Selatan
2. Kasus banjir Jakarta
3. Kasus rob Semarang
G. Tangkuban Parahu
G. Burangrang
G. Palasari
G. Bukit Tunggul
G. Kareumbi
G. Patuha
G. Malabar
G. Papandayan
G. Guntur
!
Variasi Hujan Tahunan Cekungan Bandung
3000
H uja n T ah un a n (m m )
2500
10.000
2000
8.000
1500
6.000
1000
4.000
500
2.000
0
1985
Luas Genangan/ Banjir (Hektar)
12.000
Hujan Tahunan_mm
0
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
Tahun
1996
1997
1998
1999
" #$
%
2000
2001
$
2002
&
2003
2004
#
2005
!
" $
!
"
&
#
"
%
'( )
$
&
#
&
%$
'( )
$
&
#
!
""#
$
#$
$
"
" &"
"
#
!
$
!
& $
$
$
&
#
$
!
)
!
$
!
&
*
""
)
$ $
#
"
!
)
!
$ $
!
)
! ! "
!
"
)
$
$ $
!
!
$
)
$
#
"
!
$
* "
"
$
CONTOH REKAYASA EKOHIDRAULIK DI SUNGAI TSURUMI, KIRIGAOKA, JEPANG
! # "#
!
"
"
"
#
#
#
#
# "# #
!
"
#
%
! $
! # "#
#
!
#
" #
"
"
$
#
#
#
#
#
" #
# "#
#
!
"
#
!
$
"
!
+
!
* $
#&&
$
%
! $
!
# "#
# "#
#
%
%
"
#
+
&
"
#!# "
"$ $
"
!
!# "
%
! $
!
$
$
# "
!
! "
$
!
"
!"
)$
#$
)$
!
*
%"
!
#&&)
" $
RESAPAN BUATAN
SUMUR RESAPAN
SKETSA KONSTRUKSI SUMUR RESAPAN
• RADAR
• LIDAR
• SATELIT
RADAR
Radio Detection and Ranging:
object-detection system which
uses electromagnetic waves
(specifically radio waves) to
determine the range, altitude,
direction, speed, moving and
fixed objects.
Taken from Dr. Ron Smith slides presentation
Serpong - CDR, wide range 100
km
Kototabang- XDR, wide range km
Serpong -BLR (Z), height range 5 km
MIA- XDR, wide range 160 km
Radar
Manado 10 minutes
resolution
Serpong-CDR 6 minutes
resolution
LIDAR (Light Detection and Ranging)
!"
!
#
$ %&
' ! "
$ %
( !
# )#
% * %
+$
,- ./-%
* !
Airborne Laser Scanning
Satellites
LANDSAT (USA)
MOS (Japan)
SPOT (France)
NOAA (USA)
TRMM for Tropical Zones
(Japan & USA)
ERS (Europe)
－Cloud and humidity
mapping
－Sea surface temperature
Taken from : K. Koike’s Lecture
(Kumamoto University)
Kuliah Pengantar Ilmu dan
Teknologi Kebumian (KU1284)
Air adalah Kehidupan
(Water is Life)
Pemakaian air di berbagai negara Asia
Region & Country
Year
Total
Freshwater
Withdrawal
Per Capita
Withdrawal
Domestic
Use
Industrial
Use
Agricultural
Use
Domestic
Use
Industrial
Use
Agricultural
Use
(km^3/yr)
(m^3/p/yr)
(%)
(%)
(%)
m3/p/yr
m3/p/yr
m3/p/yr
2005
Population
Source
(millions)
ASIA
Afghanistan
2000
Armenia
2000
Azerbaijan
2000
Bahrain
2000
Bangladesh
Bhutan
23.26
779
2
0
98
14
2.95
977
17.25
2,051
30
4
66
293
5
28
68
99
0.30
411
40
3
57
163
2000
2000
79.40
560
3
1
96
0.43
199
5
1
94
Brunei
Cambodia
1994
0.09
243
nd
nd
nd
2000
4.08
290
1
0
98
China
2000
549.76
415
7
26
Cyprus
2000
0.21
250
27
1
Georgia
2000
3.61
808
20
21
India
2000
645.84
585
8
5
0
765
l
29.86
43
642
l
3.02
567
1385
l
8.41
12
233
l
0.73
18
4
538
l
141.82
10
2
187
l
2.16
3
0
284
68
27
107
71
68
4
59
161
170
477
l
4.47
86
47
32
506
l
1,103.37
e
0.37
l
14.07
281
i
1,323.35
179
m
0.84
Indonesia
2000
82.78
372
8
1
91
30
3
339
l
222.78
Iran
2000
72.88
1,048
7
2
91
71
24
953
l
69.52
Iraq
2000
42.70
1,482
3
5
92
47
68
1367
l
28.81
Israel
2000
2.05
305
31
7
62
94
20
189
l
6.73
Japan
2000
88.43
690
20
18
62
136
123
431
l
128.09
Siklus Air Siklus Hidrologi
di Planet Bumi
Siklus “perjalanan” air di
permukaan planet bumi
Siklus air ini benar – benar
merupakan “siklus” yang tidak
ada “awal” dan “akhir”-nya
Matahari sebagai faktor
utama penggerak siklus air
(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/water_cycle)
Air di Planet Bumi dan Siklus Hidrologi
(Pearson Prentice Hall, 2005)
Proses-proses utama Siklus Air di Bumi
• Evaporasi
Evaporasi: Penguapan (perubahan
wujud air menjadi gas).
• Transpirasi
Transpirasi: Pelepasan uap air dari
tumbuh-tumbuhan melalui stomata
atau mulut daun
• Evapotranspirasi
Evapotranspirasi: Proses gabungan
evaporasi dan transpirasi
Continue..
• Kondensasi:
Kondensasi Proses perubahan wujud uap
air menjadi air akibat pendinginan
• Adveksi:
Adveksi Transportasi air pada gerakan
horisontal seperti transportasi panas dan
uap air dari satu lokasi ke lokasi yang lain
oelh gerakan udara mendatar.
• Presipitasi:
Presipitasi Segala bentuk curahan atau
hujan dari atmosfer ke bumi yang meliputi
hujan air, es, salju, embun dll.
Continue…
• Run Off:
Off Pergerakan aliran air di
permukaan tanah melalui sungai dan anak
sungai
• Infiltrasi
Infiltrasi: Perembesan atau pergerakan air
ke dalam tanah melalui pori tanah secara
vertikal
Distribusi air di planet bumi diberbagai reservoar
(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/water_cycle)
Reservoar
Samudera (Ocean)
Tudung Es & Glasier (Ice caps &
glaciers)
Air Tanah (Groundwater)
Danau (Lakes)
Volume Air Prosentase
(106 km3)
1370
97,25
29
2,05
9,5
0,125
0,68
0,01
“Tanah Basah” (Soil moisture)
Atmosfer (Atmosphere)
Aliran dan Sungai (Streams & rivers)
0,065
0,013
0,0017
0,005
0,001
0,0001
Biosfer (Biosphere)
0,0006
0,00004
Waktu Tinggal (residence time)
Waktu tinggal air di suatu reservoar dalam siklus air didefinisikan sebagai
waktu rata – rata satu molekul air menetap dalam reservoar tersebut.
Waktu tinggal dapat ditentukan dengan dua cara: pertama; prinsip
kekekalan massa air dan kedua; teknik isotop.
Metoda pertama: Berdasarkan pada prinsip kekekalan massa dan
mengasumsikan bahwa jumlah massa air di suatu reservoar adalah relatif
tetap.
Waktu tinggal (T) = Volume reservoar (vol dlm dimensi L3 atau satuan
volume) : Laju atau Kecepatan pengurangan (penambahan) massa air (dlm
dimensi L3T-1 atau dlm satuan volume per satuan waktu) di reservoar
T (dlm satuan waktu) = (Vol : Kec perubahan jumlah massa)
Konsep metoda ini menyatakan bahwa berapa lama waktu yang diperlukan
untuk mengosongkan air dari reservoar yang penuh, jika diasumsikan tidak
ada air masuk ke reservoar.
Waktu tinggal (residence time) air di berbagai reservoar
(Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/water_cycle)
Reservoar
Samudera (Oceans)
Glasier (Glaciers)
Tutupan salju musimam
(Seasonal snow cover)
Tanah “basah
(Soil moisture)
Air tanah dangkal
(Groundwater: shallow)
Air tanah dalam
(Groundwater: deep)
Danau (Lakes)
“Waktu tinggal”
rata - rata
3.200 tahun
20 - 100 tahun
2 - 6 bulan
1 - 2 bulan
100 - 200 tahun
10.000 tahun
50 - 100 tahun
Sungai (Rivers)
2 - 6 bulan
Atmosfer (Atmosphere)
9 hari
Dinamika keseimbangan siklus hidrologi
Total air di planet bumi, diperkirakan sekitar
1.408.000.000
km3,
dimana
sebanyak
1.370.000.000 km3 di “simpan” di samudera
(97 %).
Samudera memasok sekitar 90 % dari jumlah
seluruh air yang di uapkan memasuki siklus
air global.
Dinamika keseimbangan siklus hidrologi
Pada zaman es terakhir, glasier menutupi hampir
sepertiga daratan bumi dan samudera saat itu
lebih rendah 122 meter dari pada muka laut saat
ini.
Selama zaman iklim panas terakhir sekitar
125.000 tahun yang lalu muka laut saat itu lebih
tinggi 5,5 meter dari pada saat ini.
Dinamika keseimbangan siklus hidrologi
Laporan Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
tahun 2007 memperkirakan bahwa selama abad ke-21 siklus
air akan mengalami intensifikasi.
Daratan di subtropis mengalami iklim yang lebih kering, curah
hujan yang lebih sedikit, terutama di daerah perbatasan
subtropis dengan lintang tinggi seperti Afrika Selatan,
Mediterania, bagian selatan Australia, dan barat daya Amerika
Serikat.
Sedangkan didekat ekuator diperkirakan jumlah curah hujan
tahunan akan meningkat sehingga daerah tersebut akan
menjadi lebih basah.
Peningkatan curah hujan juga akan terjadi di lintang tinggi
selama abad ke 21 ini.
Dinamika keseimbangan siklus hidrologi
Distribusi jumlah curah
hujan tahunan yang di
rata – ratakan secara
lintang untuk periode
waktu 1950 - 2000 (a), dan
perubahannya untuk abad
ke 21 (b)
a)
b)
Tiga Sistem Hidrologi
16
(Castany, 1982)
Air di Atmosfer
One estimate of global water distribution
Water volume, Water volume, in
Water source
in cubic miles cubic kilometers
Percent of
total
freshwater
Percent
of total
water
Atmosphere
3,094
12,900
0.04%
0.001%
Total global
fresh water
8,404,000
35,030,000
100%
2.5%
Total global
water
332,500,000
1,386,000,000
--
100%
Source: Gleick, P. H., 1996: Water resources. In Encyclopedia of Climate and
Weather, ed. by S. H. Schneider, Oxford University Press, New York, vol. 2,
pp.817-823.
Atmosfer tidak menyimpan banyak air
Atmosfer berfungsi sebagai “jalan bebas hambatan” untuk memindahkan
air dari satu tempat ke tempat lain
Di Atmosfer, air terdapat dalam bentuk gas, cair, dan padat (uap, tetes
awan/hujan, butiran es, salju, dan graupel yaitu campuran salju dan air)
Perpindahan uap air di atmosfer juga membawa panas (laten)
Energi Panas dalam Perubahan Fase Air
Distribusi Air di Atmosfer Secara Global
Precipitable Water Vapor adalah besaran yang digunakan dalam
meteorologi untuk mengukur keberadaan uap air di atmosfer
Precipitation Rate adalah besaran untuk mengukur jumlah air hujan
yang jatuh ke permukaan bumi per satuan luas per satuan waktu
Sebagian besar uap air ada di daerah tropis
Distribusi curah hujan lebih bervariasi secara temporal dan spasial dan
tidak sama (asimetris) untuk belahan bumi utara dan selatan karena
pengaruh perbedaan distribusi daratan
Hujan, Penguapan, Air Permukaan, dan
Kelembapan Tanah
Air di Atmosfer Indonesia
Dalam Klimatologi dikenal istilah The Maritime Continent (Benua
Maritim) yang mencakup seluruh wilayah Indonesia
Berbagai pengamatan satelit menunjukkan bahwa Indonesia merupakan
daerah pembentukan awan (konvektif) yang paling aktif
Data Pengamatan Satelit TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)
meyakinkan bahwa secara rata-rata Indonesia merupakan daerah yang
paling banyak menerima hujan
(Sumber : NASA)
Pengaruh Variabilitas Iklim pada
Ketersediaan Air di Atmosfer
Monsun (tahunan)
MJO (30-60 harian)
(Johnson, 1992)
(Mathew, 200)
ENSO (antar tahunan)
Indian Ocean Dipole Mode
(antar tahunan)
(Sumber : JAMSTEC)
(Sumber : NOAA)
Seasonal wind regime
• The southward wind
from northern and
eastward from
western Indian
Ocean across
maritime continent is
occurred in generally
during DJF.
• While the summer
comes in JJA , vapor
is relatively dry with
prevailing easterly
winds.
Seasonal mean low-level (925hPa) wind (m s−1) from ERA-40 reanalysis: (a) DJF, (b) MAM, (c) JJA, (d) SON. Vector arrows show
the wind speed and direction, colours show the magnitude of the
zonal wind speed. (Adopted from Strachan 2007)
Regional Climatology of Maritime Continent
The three climate regions according to the mean annual patterns (left), and the annual cycles
of the three climate regions (solid lines) (right) proposed by Aldrian and Susanto (2003).
Dashed lines indicates one standard deviation ( ) above and below average
Schematic of Walker circulation showing the major tropical convective
centers: central Africa, the Maritime Continent, and the Amazon (Adapted
from Webster 1983)
!ñ "
# !" $
Fire damage in1997-1998 (El-Niño) fires
in East Kalimantan, Indonesia, based on
ERS-SAR images. Source: Hoffmann et
al. (2000).
E.g warmer sea surface
temperature (SST) (El
Niño) over eastern Pacific
Ocean forces convection
and eastward shift of
Walker Circulation.
drought and wildfire
condition over maritime
continent.
%
& !ñ
%
'
Wasior, west Papua , during La Niña
2010-2011, (bbcindonesia)
!"
Pengaruh Variabilitas Iklim pada
Ketersediaan Air di Atmosfer
Perubahan Distribusi Curah Hujan di
Indonesia oleh ENSO
Kejadian El Nino kuat menyebabkan
curah hujan di Indonesia berkurang
secara drastis
Pada kejadian El Nino lemah, beberapa
daerah di Indonesia bisa mengalami
peningkatan curah hujan
Kejadian La Nina menyebabkan
peningkatan curah hujan di sebagian
besar wilayah Indonesia
Dewasa ini perkembangan ENSO di
Pasifik telah dapat dipantau dengan baik
dari pengamatan satelit
Madden Julian Oscillation
Composite Outgoing Longwave
Oscillation (OLR, shade) and wind
(arrow) anomaly in eight MJO
phase winter monsoon. Noted
that negative OLR means there is
deep convective activity (Adapted
from Hidayat and Kizu, 2009).
Dipole Mode
Aliran Sungai
TERMINOLOGI AIRTANAH DAN
AIR BAWAH TANAH
CEKUNGAN HIDROLOGI DAN
HIDROGEOLOGI
MEDIA PENYUSUN AKIFER
PERISTILAHAN
Produ
duktivitas
Akifer : Lapisan batuan yang dapat menyimpan
dan mengalirkan air dalam jumlah yang ekonomis.
Akitar : Lapisan batuan yang mampu menyimpan
dan mengalirkan air dalam jumlah terbatas
Akiklud: Lapisan batuan yang dapat menyimpan
air tetapi tidak dapat mengalirkan.
Akifug: Lapisan batuan yang tidak dapat
menyimpan dan mengalirkan air (Kedap Air)
POROSITAS
• Perbandingan antara volume ruang antar
butir terhadap volume total batuan.
• Porositas tergantung pada kebundaran,
sorting dan kompaksi. Batuan dengan butir
yang semakin membundar dan sorting yang
baik menyebabkan porositas yang besar,
sedang
kompaksi
akan
memperkecil
porositas.
PERMEABILITAS
• Kemampuan
material
mengalirkan fluida (air).
batuan
untuk
• Permeabilitas tergantung pada sifat cairan
pori (viskositas), rasio ruang antar butir,
bentuk dan susunan pori batuan atau
struktur tanah.
TIPE AKIFER
Tiga tipe akifer menurut Hidrodinamika :
• Akifer Tertekan (Confined Aquifer)
• Akifer Bebas (Unconfined Aquifer)
• Akifer Bocor (Leaky Aquifer)
AKIFER TERTEKAN
(CONFINED AQUIFER)
Akifer yang bagian
atas dan bawahnya
dibatasi oleh
lapisan bersifat
akifug atau akiklud
AKIFER BEBAS
(UNCONFINED AQUIFER)
Akifer yang dibatasi
oleh lapisan
impermeabel di bagian
bawahnya tetapi pada
bagian atasnya tidak
ada lapisan penutup
AKIFER BOCOR
(LEAKY AQUIFER)
Akifer yang dibatasi oleh
lapisan semi permeabel
di bagian atas dan atau
di bagian bawahnya
JENIS-JENIS MATAAIR
(Todd, 1980)
1. Mataair Depresi (Depression Spring) : Mataair yang
disebabkan karena permukaan tanah memotong
muka airtanah (water table)
JENIS-JENIS MATAAIR
(Todd, 1980)
2. Mataair Kontak (Contact Spring) : Mata
air akibat kontak antara lapisan akifer
dengan lapisan impermeabel pada bagian
bawahnya.
JENIS-JENIS MATAAIR
(Todd, 1980)
3. Mataair Rekahan (Fracture Spring) :
Mataair yang dihasilkan oleh akifer
tertekan yang terpotong oleh struktur
impermeabel.
JENIS-JENIS MATAAIR
(Todd, 1980)
4. Mataair Pelarutan (Solution Tubular
Spring) : Mataair yang terjadi akibat
pelarutan batuan oleh air tanah.
Bencana Banjir dan Kekeringan
Variabilitas iklim dapat menyebabkan kejadian cuaca/iklim ekstrem
Hujan yang berlebihan mendatangkan bahaya banjir
Kekurangan hujan dalam waktu yang panjang menyebabkan kekeringan
Kemungkinan untuk terjadinya kejadian ekstrem dapat diketahui dari
kajian klimatologi
Prediksi cuaca dan iklim yang akurat diperlukan untuk mengantisipasi
bahaya dalam waktu dekat
Masalah banjir:
1. Kasus banjir Bandung
Selatan
2. Kasus banjir Jakarta
3. Kasus rob Semarang
G. Tangkuban Parahu
G. Burangrang
G. Palasari
G. Bukit Tunggul
G. Kareumbi
G. Patuha
G. Malabar
G. Papandayan
G. Guntur
!
Variasi Hujan Tahunan Cekungan Bandung
3000
H uja n T ah un a n (m m )
2500
10.000
2000
8.000
1500
6.000
1000
4.000
500
2.000
0
1985
Luas Genangan/ Banjir (Hektar)
12.000
Hujan Tahunan_mm
0
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
Tahun
1996
1997
1998
1999
" #$
%
2000
2001
$
2002
&
2003
2004
#
2005
!
" $
!
"
&
#
"
%
'( )
$
&
#
&
%$
'( )
$
&
#
!
""#
$
#$
$
"
" &"
"
#
!
$
!
& $
$
$
&
#
$
!
)
!
$
!
&
*
""
)
$ $
#
"
!
)
!
$ $
!
)
! ! "
!
"
)
$
$ $
!
!
$
)
$
#
"
!
$
* "
"
$
CONTOH REKAYASA EKOHIDRAULIK DI SUNGAI TSURUMI, KIRIGAOKA, JEPANG
! # "#
!
"
"
"
#
#
#
#
# "# #
!
"
#
%
! $
! # "#
#
!
#
" #
"
"
$
#
#
#
#
#
" #
# "#
#
!
"
#
!
$
"
!
+
!
* $
#&&
$
%
! $
!
# "#
# "#
#
%
%
"
#
+
&
"
#!# "
"$ $
"
!
!# "
%
! $
!
$
$
# "
!
! "
$
!
"
!"
)$
#$
)$
!
*
%"
!
#&&)
" $
RESAPAN BUATAN
SUMUR RESAPAN
SKETSA KONSTRUKSI SUMUR RESAPAN
• RADAR
• LIDAR
• SATELIT
RADAR
Radio Detection and Ranging:
object-detection system which
uses electromagnetic waves
(specifically radio waves) to
determine the range, altitude,
direction, speed, moving and
fixed objects.
Taken from Dr. Ron Smith slides presentation
Serpong - CDR, wide range 100
km
Kototabang- XDR, wide range km
Serpong -BLR (Z), height range 5 km
MIA- XDR, wide range 160 km
Radar
Manado 10 minutes
resolution
Serpong-CDR 6 minutes
resolution
LIDAR (Light Detection and Ranging)
!"
!
#
$ %&
' ! "
$ %
( !
# )#
% * %
+$
,- ./-%
* !
Airborne Laser Scanning
Satellites
LANDSAT (USA)
MOS (Japan)
SPOT (France)
NOAA (USA)
TRMM for Tropical Zones
(Japan & USA)
ERS (Europe)
－Cloud and humidity
mapping
－Sea surface temperature
Taken from : K. Koike’s Lecture
(Kumamoto University)