kuliah 4: cuaca dan iklim serta unsur unsurnya unsur
advertisement
KULIAH 4:
CUACA DAN IKLIM SERTA
UNSUR UNSURNYA
UNSUR-UNSURNYA
TIK :
Setelah mengikuti kuliah ini,
anda dapat menjelaskan Cuaca
dan Iklim,, se
da
serta
ta U
Unsur-Unsurnya
su U su ya
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
1
Kegiatan manusia dalam memanen energi matahari
untuk
t k menghasilkan
h ilk makanan
k
d
dan serat.
t
6CO2 + 12H
+ 12H2O Æ
O Æ C6H12
+ 6O2 + 6H
+ 6H2O
1 O6 + 6O
Maka a
Makanan
T
Ternak
k
Ik
Ikan
Se at
Serat
Perkebunan
T
Tanaman
Pakaian
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
Perumahan
2
Import INDONESIA Tahun 2000
No
1
2
3
4
5
6
7
8
Komoditas
Gandum
Jagung
Beras
Kedelai
Bungkil Kedelai
Kacang Tanah
Gula
Bawang Putih
TOTAL
ton
US $
3,576,665
1,236,764
505 514
505,514
1,277,685
1,262,040
111,284
1,680,275
174,702
500,312,470
150,012,707
131 132 613
131,132,613
275,481,226
268,746,270
35,601,776
290,873,225
44,120,000
9 824 929
9,824,929
1 696 280 287
1,696,280,287
US $/kg
0.14
0.12
0 26
0.26
0.22
0.21
0.32
0.17
0.25
Rp/kg
1,189
1,031
2 205
2,205
1,833
1,810
2,719
1,471
2,147
Rp 14.5
Rp.
14 5 trillion
Sumber :
HKTI
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
3
Impor Indonesia (BPS, 2005)
Beras
3.7 juta ton/tahun
Gula
1.6
Kedelai
1.3 + 1 jt ton/th bungkil
Gandum
4.5
Jagung
1.3
T
Ternak
kS
Sapii
450 000 ekor/tahun + 42,000 ton daging
& jeroan
Tepung Telur
30 000 ton/th
Susu Bubuk
170 000 ton/th
/
Makanan Olahan
1.5 milyar USD
Garam
1.6 juta ton/th
Singkong
0 85 juta ton/th
0.85
Kc Tanah
260 000 ton/th
Buah-buahan
247 000 ton/th
S
Sayuran
281 000 ton/th
t /th
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
4
Bagaimana Meningkatkan
Produktivitas Pertanian Indonesia?
Memaksimalkan energi radiasi surya
(i.e. efisiensi penggunaan radiasi)
Menganggap unsur
unsur-unsur
unsur cuaca/iklim
sebagai sumberdaya, bukan sebagai
faktor pembatas.
Menggunakan data (cuaca/iklim,
tanah, tanaman & sosial-ekonomi) dan
hasil penelitian untuk melakukan
prediksi guna menunjang agrobisnis/
agroindustri.
g
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
5
Memaksimalkan energi radiasi surya
((i.e. efisiensi penggunaan
p gg
radiasi))
p
Efisiensi = Output
Input
CO2
CH2O
Energi
radiasi
Hasil
pertanian
Tenaga Kerja
Pupuk
Irigasi
Bibit
Teknik Budidaya
18/02/2013
Biji
Buah
Daun
Batang
Umbi/Akar
Ekstrak
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
Produk
Ol h
Olahan
Makanan kemasan
Minuman Kemasan
dll.
6
1. Memaksimalkan energi radiasi surya
((i.e. efisiensi p
penggunaan
gg
radiasi))
CO2 + H2O Æ CH2O + O2
Biiomass (g.m
m-2)
200
150
Biomass = 1.0 Qint
100
50
Biomass = 0.50 Qint
0
0
50
100
150
200
Intercepted Radiation(Qint, MJ m-2)
1g
gram = 17.5 kJJ = 0.0175 MJJ
18/02/2013
Efisiensi
= 1 g/MJ = 0.0175 MJ/MJ x 100 % = 1.75 %
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
7
CO2 Æ CH2O Æ Protein Æ Lemak/Minyak
energy
Singkong
energy
Padi
energy
Gandum
Kedelai
Biomasss (g.m-2)
200
Rice
150
100
50
Soybean
0
0
50
18/02/2013Intercepted
100
150
200
Kuliah
V, m-2)
Pengantar Ilmu Pertanian
Radiation
(MJ
8
Hitungan: Unsur iklim sebagai
sumberdaya
P i d Tanam
Periode
T
100
20
2,000
20,000,000
,
,
20,000,000
Kebutuhan Energi
Energi Listrik
Biaya per kWh (Rp)
Biaya per 3.6 MJ (Rp)
Bi
Biaya
E
Energii Listrik/ha/musim
Li t ik/h /
i
Hasil Padi
Harga Gabah (di lapang)
Pendapatan Kotor
18/02/2013
200
200
R
Rp
hari
MJ/m2/hari
MJ/m2/hari
MJ/ha/hari
J/ /
MJ/ha/hari
1 111 111 111
1,111,111,111
5
5,000
1,200
6,000,000
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
ton/ha/musim
kg/ha/musim
g/ a/ us
Rp/kg
Rp/ha
9
3. Menggunakan data iklim untuk
menunjang agrobisnis/agroindustri
Menggunakan pendekatan kuantitatif untuk melakukan
prediksi guna menunjang analisis ekonomi secara akurat.
Model Pertumbuhan Jati
Model Pertumbuhan Gandum
Model Pertumbuhan Kelapa Sawit
Model Pertumbuhan Jarak
Model Penyakit Kentang*
Model Pertumbuhan Padi
18/02/2013
Menunjang pengambilan keputusan :
1. Waktu Tanam
2. Aplikasi Irigasi
3
3.
Aplikasi Pemupukan Nitrogen
4. Aplikasi Fungisida*
5. Pendugaan Hasil
6. Lokasi Potensial (Zoning)
7. Monitoring Pertumbuhan Tanaman
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
10
Unsur-unsur Iklim
Tekanan
T
k
Udara
Ud
Radiasi Surya
L
Lama
P
Penyinaran
i
Suhu Udara
Kelembaban Udara
Curah Hujan
Angin
Evapotranspirasi Potensial
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
11
Cuaca dan Iklim
Cuaca adalah keadaan udara pada saat tertentu dan di
wilayah tertentu yang relatif sempit dan pada jangka waktu
yang singkat. Cuaca itu terbentuk dari gabungan unsur
cuaca dan
d jangka
j
k waktu
kt cuaca bisa
bi hanya
h
b
beberapa
b
jjam
saja. Misalnya: pagi hari, siang hari atau sore hari, dan
keadaannya bisa berbedabeda untuk setiap tempat serta
setiap jamnya.
jamnya Di Indonesia keadaan cuaca selalu
diumumkan untuk jangka waktu sekitar 24 jam melalui
prakiraan cuaca hasil analisis Badan Meteorologi dan
Geofisika ((BMG),
), Departemen
p
Perhubungan.
g
Untuk negara
g
negara yang sudah maju perubahan cuaca sudah
diumumkan setiap jam dan sangat akurat (tepat).
Iklim adalah keadaan cuaca rata-rata dalam waktu satu tahun
yang penyelidikannya dilakukan dalam waktu yang lama
(minimal 30 tahun) dan meliputi wilayah yang luas.
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
12
Tekanan Udara
Puncak Atmosfer
( 100 km )
Tekanan Udara :
P= ρgh
ρ : kerapatan udara
h1
g : gravitasi
h : tinggi kolom udara
ho
P1
P1 < Po
Gaya berat
udara
Po
18/02/2013
Atmosfer
Terdiri dari udara/gas-gas (H2O, N2, O2, CO2 , ..), awan
dan debu/partikel yang menunjang kehidupan serta
melindungi dari radiasi matahari dan meteor.
Makin ke atas kerapatan dan tekanan udara makin kecil.
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
13
Satuan Tekanan Udara : Pa dan mb (1 mb=100 Pa).
Radiasi Surya
t Gelombang
elektromagnetik
t Suhu permukaan
matahari 6000 oK
t Disebut Radiasi
Gelombang Pendek
t Jarak matahari-bumi
matahari b mi
rata-rata = 150 juta km.
t Radiasi yg sampai di
bumi ( diukur ) :
Solarimeter
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
satuan W.m-2 (sesaat),
MJ.m-2 (kumulatif)
14
Matahari
t Setiap saat, separuh belahan
bumi menerima radiasi surya
(rata-rata 1360 W.m-2 di puncak
atmosfer) pada siang hari.
t R
Rotasi
t i bumi
b i ( 1.600
1 600 km/jam
k /j )
menyebabkan perbedaan waktu
di bumi ((siang-malam).
g
) Satu
rotasi = 360o Bujur = 24 jam.
t Bumi mengelilingi matahari (revolusi)
selama 1 tahun tiap putaran dgn
kecepatan 100.000 km/jam.
Matahari
18/02/2013
t Deklinasi bumi (23.5o Lintang)
menyebabkan perbedaan panjang hari,
musim (summer & winter) dan
penerimaan
di
Kuliah V, Pengantar
Ilmu Pertanianenergi radiasi surya15
permukaan bumi.
Diukur dengan solarimeter
W.m-2
1 000
akibat penutupan awan
500
Bogor
0
bumi
06
Catatan !
12
18
Waktu Setempat (jam)
Waktu setempat (WS) dihitung berdasarkan posisi Bujur bumi.
Pukul 12.00 WS jika sudut datang cahaya matahari (zenith angle)
sama dengan nol.
nol
Matahari
18/02/2013
Rad
diasi Surya (MJ/m
m2/hari)
18
16
14
12
10
8
6
4
2
Bogor
0
2 Pertanian
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 16
28
Kuliah V, Pengantar 0Ilmu
Tanggal (Februari 2000)
Lama Penyinaran
Lama matahari bersinar cerah ( jam )
dalam sehari.
Lama penyinaran
L
i
sangatt di
dipengaruhi
hi
oleh penutupan awan.
Lama penyinaran
y
DIUKUR dengan
g
alat ukur (Campbell Stokes).
Catatan !
Lama penyinaran BUKAN panjang hari.
C
Campbell
b ll Stokes
St k
j g hari adalah periode
p
( jam
j )
Panjang
antara matahari terbit sampai terbenam.
Panjang hari DIHITUNG dari letak
lintang dan tanggal (julian date).
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
17
Suhu Udara
satuan : K,, oC,, o F,, oR
Altitude (m
A
m)
12,000
-50
-40
-30
-20
10,000
-40 oC
8 000
8,000
-25 oC
6,000
-9 oC
4 000
4,000
5 oC
2,000
17 oC
0
30 oC
-10
0
10
20
30
40
Suhu Udara (oC)
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
18
Suhu dan Kelembaban Udara
Catatan !
Psychrometer
RH : Relative Humidity (Kelembaban Nisbi), satuan : %
23.5 o LS
23.5 o LU
Matahari
Kelembaban Udara :
Agak kering Kering
(RH<50%)
Kutub
Selatan
Hadley Cell
Lembab
(RH>70%)
Kutub
Utara
Hadley Cell
30 o
Gurun Pasir
Kering
Agak kering
(RH<50%)
30 o
Equator
Gurun Pasir
Daerah Hutan Hujan Tropis
18/02/2013
InterTropicalKuliah
Convergence
one
V, Pengantar Z
Ilmu
Pertanian
19
34
95
32
90
RH ( % )
30
Suhu (oC)
28
85
26
80
24
Bogor
75
Su
uhu ( oC )
RH ( % )
100
22
70
20
0 1 2 3
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 22 23 24
Jam ( WIB )
12 000
12,000
-40 oC
10,000
Altitu d e (m)
RH
18/02/2013
8,000
-25 oC
6,000
-9 oC
4,000
5 oC
2 000
2,000
17 oC
0
30 oC
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
Suhu
makin
rendah
RH
makin
tinggi
20
Curah Hujan
j
Ombrometer
Matahari
Hadley Cell
Kutub
K
t b
Selatan
Hadley Cell
30
ITCZ
30 o
o
Gurun Pasir
Daerah Subtropika
Kutub
K
t b
Utara
Equator
Gurun Pasir
Daerah Subtropika
Daerah Hutan Hujan Tropika
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
21
Curah Hujan
Satuan : mm
J i data
Jenis
d t hutan
h t :
1. Intensitas hujan: mm/ jam
2. Curah Hujan
a Harian
a.
: mm / hari
b. Bulanan : mm / bulan
c. Tahunan : mm / tahun
Hujan rata-rata (mm)
600
Jakarta (8m dpl.)
Curug (50m dpl.)
Bogor (240m dpl.)
500
400
300
200
100
0
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
22
Pengukur
g
CH Otomatis
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
23
Angin
1.
Arah angin : arah ASAL angin bertiup { satuan derajat ( o ) atau arah
mata angin seperti N, E, S, W, SE, SW, NE, NW }
2
2.
Kecepatan angin ( m s-11 atau km jam-11 )
N
NE
NW
W
E
SE
SW
S
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
Anemometer
24
EVAPOTRANSPIRASI
Evapotranspirasi = Evaporasi + Transpirasi
Evaporasi:
Meliputi perubahan keadaan air dari bentuk cair ke bentuk gas Æ
perpindahan dari cairan ke atmosfer. Evaporasi terjadi ketika
sejumlah besar dari molekul yang bergerak hancur dari
permukaan air dan lepas ke udara dalam bentuk uap.
Transpirasi:
perpindahan
p
air dalam bentuk uap
p dari tanaman terutama
Proses p
daunnya ke atmosfir.
Evapotranspirasi:
Kebutuhan air tanaman, ETc adalah kedalaman air (mm) yang
dib hk untukk menggantikan
dibutuhkan
ik kehilangan
k hil
air
i melalui
l l i
evapotranspirasi tanaman yang terbebas dari penyakit, tumbuh
pada kondisi lahan yang tidak terganggu dan berproduksi penuh
pada kondisi lingkungan
p
g
g tersebut. (Doorenbos
(
dan Pruit,, 1977).
)
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
25
EVAPOTRANSPIRASI TANAMAN, ETc
ETc = ET0 . kc
Dimana
ET0 = Evapotranspirasi acuan, laju evapotranspirasi
dari areal rumput hijau yang luas dengan ketinggian
seragam 8 – 15 cm, sedang aktif berkembang dan
p tanah secara penuh
p
serta tidak kekurangan
g
menutupi
air (dapat
(d
dihitung
dh
dari
d data
d
iklim)Æ
kl ) dihitung
dh
dengan
d
rumus, fungsi dari data unsur-unsur cuaca, atau
diduga menggunakan Panci Klas A, atau lisimeter.
kc = adalah koefisien tanaman yang besarnya
tergantung pada fase pertumbuhan dan jenis tanaman
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
26
Evapotranspirasi
Satuan mm (seperti satuan curah hujan).
ETp dihitung dengan rumus, fungsi dari data unsur-unsur cuaca,
atau diduga menggunakan Panci Klas A, atau lisimeter.
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
27
Penggunaan Evapotranspirasi
Menghitung kebutuhan
air tanaman
perencanaan irigasi
Daerah kering
mempunyai ETp tinggi,
Daerah lembab
mempunyai ETp lebih
rendah.
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
28
Observasi Cuaca
Jaringan Stasiun
Klimatologi
Pengukuran
P
k
manual
Pengukuran
secara otomatis
Model Hujan
Sistem peringatan dini
Satelit
Meteorologi
Radar Cuaca
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
29
Pemanfaatan Data Cuaca
Transportasi
penerbangan, pelayaran
p
pewilayahan
y
agroklimat
g
(
(kesesuaian lahan/iklim
/
)
sistem peringatan dini ( kekeringan, banjir)
serangan hama penyakit tanaman/ternak
pendugaan hasil (model simulasi)
perencanaan irigasi
i i
i
pengelolaan Daerah Aliran Sungai
oseanografi
pemanasan global
pencemaran udara
Pertanian/Peternakan
Kehutanan
Kelautan
Lingkungan
18/02/2013
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
30
Selamat Belajar….
Sampai Bertemu Kembali pada Kuliah
Minggu ke 5
18/02/2013
Kuliah II, Pengantar Ilmu Pertanian
31
