Dinamika Atmosfer Bawah (Tekanan, Konsentrasi, dan Temperatur)

Dinamika Atmosfer Bawah
(Tekanan, Konsentrasi, dan
Temperatur)
Abdu Fadli Assomadi
Laboratorium Pengelolaan Pencemaran Udara dan
Perubahan Iklim
Dinamika Atmosfer Bawah

Atmosfer bawah adalah atmosfer yang sebagian sifatnya
dipengaruhi oleh aktifitas yang ada di bumi

Ketebalan troposfer bervariasi dengan perubahan latitude

Di atas equator rata-rata ketinggian troposfer sekitar 18 km,
sementara di atas kutub (utara/selatan) ketebalan troposfer
hanya sekitar 8 km

Dalam tinjauan cuaca, troposfer mengadung hampir semua
uap air dan 80 % massa udara yang ada di atmosfer

Dinamika troposfer ditentukan oleh pergerakan udara baik
vertikal dan horizontal, karena perbedaan tekanan dan suhu
pada altitude dan latitude yang berbeda
Pergerakan udara vertikal di atmosfer
merupakan akibat dari (Seinfeld and Pandis
2006):




Konveksi dari pemanasan energi matahari pada
permukaan bumi
Aliran konvergen atau divergen horisontal
aliran horisontal melewati roman topografi pada
permukaan bumi
pelayangan atau pengapungan disebabkan oleh
pelepasan panas laten ketika air terkondensasi.
Kesetimbangan energi di troposfer
Tekanan Atmosfer
Satuan
 Rata-rata Tekanan Atmosfer Permukaan
 Variasi Tekanan Atmosfer Bawah
 Gas Ideal

Satuan Tekanan Atmosfer




Satuan tekanan (SI)  newton per meter kuadrat (Nm-2)
atau pascal (Pa)
Tekanan standar atmosfer (1 atmosfer, atm), diukur
pada permukaan bumi (0 m dpl) =1,01325 x 105 Pa.
pengukuran tekanan dapat menggunakan barometer
atau manometer, satuan digunakan  mmHg torr
Satuan lain yang sering digunakan  milibar (mbar)





1 mbar = 1 hektopascal (102 Pa),
1 Pa = 1 N.m-2 = 1 kg.m-1s-2
1 atm = 1,01325 x 105 Pa = 1013,25 mbar = 760 torr = 760
mmHg
1 bar = 105 Pa = 1000 hPa = 1000 mbar
1 torr = 1 mmHg = 134 Pa
Rata-rata tekanan atmosfer



Rata-rata tekanan atmosfer permukaan laut
adalah 1013 mbar, sedangkan rata-rata tekanan
atmosfer permukaan global sekitar 985,5 mbar
(Seinfeld and Pandis 2006)
Nilai tekanan yang rendah merepresentasikan
efek permukaan topografi seperti gunung dan
dataran tinggi
Pada daerah dengan ketinggian dataran 1,5 km,
tekanan berkisar 850 mbar.
Prinsip Gas Ideal
PV = nRT atau
Perubahan Tekanan sebagai Fungsi
Altitude
(p(z) – p(z+dz))dA = ρ(z).gdA.dz
(p(z) – p(z+dz)) = ρ(z)gdz
dp(z) = - ρ (z).g.dz
merupakan karakteristik skala ketinggian
(scale height)
Perubahan Tekanan sebagai Fungsi
Altitude (Penyelesaian)
Tugas 1 Individu (Kamis 1 dan
2)
Tentukan rata-rata berat molekul atmosfer!
 Kasus 1. tentukan nilai skala ketinggian (H) atmosfer
rata-rata global:
 Kasus 2. hitunglah nilai skala ketinggian (H) atmosfer
untuk daerah tropis dan kutub!
 petunjuk: gunakan data suhu rata-rata permukaan
dan tropopause di latitude yang sesuai.
 Kasus 3. Hitunglah perubahan tekanan atmosfer dengan
berubahnya ketinggian (km altitude), jika nilai H=7,4 km!
Konsentrasi dan Massa Atmosfer
Tekanan dan kerapatan atmosfer makin
ke atas (bertambahnya altitude) semakin
kecil.
 Secara prinsip kerapatan atau densitas
akan setara dengan konsentrasi (jumlah
zat per volume tertentu), sehingga
semakin ke atas, konsentrasi udara (zat
penyusun atmosfer) juga semakin kecil.

Prinsip Gas Ideal
Tugas 1 Individu (Kamis 1 dan
2)




Berdasarkan persamaan gas ideal, hitunglah jumlah
molekul tiap cm3 udara di permukaan laut (z = 0 km)!
Hitung pula kerapatan molekulnya (jumlah molekul
udara/cm3)
Buktikan
tentukan konsentrasi dan kerapatan molekul udara di
berbagai altitude atmosfer!
Perkiraan Total Massa, Mol, dan Jumlah
Molekul Atmosfer

Dari sejumlah udara atau gas yang
menempati volume tertentu suatu wadah
dengan luas A dan ketebalan z, maka
massa udara tersebut dapat dihitung
Perkiraan Total Massa, Mol, dan Jumlah
Molekul Atmosfer

jika wadah tersebut dibagi-bagi menjadi sejumlah
lapisan dengan ketebalan mendekati nol (dz= z0),
maka total massa udara dalam ruang volume dengan
luasan dasar permukaan bumi (Ae=4 Re2, Re=jari-jari
bola bumi = 6400 km) menjadi:
substitusi –z/H dengan x, sehingga dz = -H dx
Tugas 1 Individu (Kamis 1 dan
2)

Menggunakan nilai H=7,4 km dan densitas
rata-rata atmosfer 1,23 kg/m3 hitunglah
perkiraan kasar total massa atmosfer.
Temperatur




temperatur atmosfer bervariasi
tidak hanya sebagai fungsi altitude
temperatur bervariasi pada latitude
yang berbeda pada tiap lapisan
atmosfer
sudut radiasi matahari berbeda
pada latitude yang berbeda
rata-rata suhu permukaan
atmosfer tropis lebih besar
dibandingkan daerah kutub