awan dan kelembaban

BAB
5
AWAN DAN KELEMBABAN
Siklus Air di Atmosfir
Siklus hidrologi: uap air dari benda mati (evaporasi) dan benda hidup (transpirasi), berkondensasi
menjadi awan, dan turun sebagai hujan (presipitasi). 15% uap air disumbang daratan, sisanya dari
laut.
Penguapan, Kondensasi, dan Titik Jenuh
Jika sejumlah air dipanaskan, energi kinetik molekul-molekulnya akan bertambah, sehingga
molekul-molekul tersebut mampu memisahkan diri dari genangan tersebut dan naik ke udara
sekitar. Proses terpisahnya molekul-molekul tersebut terlihat sebagai perubahan wujud air dari
cair menjadi uap, dan dinamai evaporasi. Proses perubahan wujud air dari uap menjadi cairan
dinamai kondensasi.
40
AWAN DAN KELEMBABAN
Titik jenuh adalah keadaan ketika jumlah molekul air yang menguap = jumlah molekul air yang
berkondensasi. Angin mendukung terjadinya proses evaporasi dengan membawa pergi uap-uap
air dari tempat asalnya, mengakibatkan titik jenuh sulit tercapai dan uap-uap air terus terbentuk.
Inti kondensasi merupakan partikel-partikel di udara yang menjadi tempat menempelnya
molekul-molekul air sehingga mereka mampu berkondensasi. Inti kondensasi membantu
terbentuknya awan dan hujan.
Kelembaban
Tekanan Uap
Tekanan uap adalah kontribusi
tekanan yang diberikan oleh air
terhadap tekanan udara keseluruhan.
Digunakan untuk mengukur jumlah
air yang terkandung di udara.
Tekanan uap jenuh menerangkan
berapa jumlah uap air yang
diperlukan untuk membuat udara
jenuh pada temperatur dan tekanan
tertentu.
41
AWAN DAN KELEMBABAN
Kelembaban Relatif
Kelembaban relatif (relative humidity, RH) berguna untuk mengetahui tingkat kejenuhan udara.
Kelembaban relatif adalah rasio jumlah uap air saat itu dengan jumlah uap air maksimum yang
dapat ditanggung oleh udara saat itu juga. Kita bisa mengubah kelembaban relatif dengan cara
mengubah suhu udara atau mengubah jumlah uap air di udara.
Kelembaban relatif berpengaruh nyata terhadap proses metabolisme makhluk hidup. Dari
kelembaban relatif udara, kita bisa mengetahui bahwa udara panas dengan kelembaban relatif
yang kecil dapat mengandungi lebih banyak uap air daripada udara dingin yang telah jenuh.
Peta kelembaban relatif di wilayah Papua. Kelembaban relatif >90% di wilayah Puncak Jaya
disebabkan karena suhu di sana yang rendah sehingga udara dari Laut Arafura lekas menjadi
jenuh. Kelembaban antara 50 – 55% di dekat Nabire menunjukkan adanya angin fohn yang kering
dan panas.
Titik Embun
Titik embun adalah suhu yang diperlukan udara untuk menjadi jenuh tanpa mengubah jumlah
uap air dan tekanannya. Titik embun yang dekat dengan suhu lingkungan menggambarkan
kelembaban relatif udara yang besar. Titik embun yang jauh dari suhu lingkungan
menggambarkan kelembaban relatif udara kecil. Titik embun dapat dihitung dengan
menggunakan termometer bola basah dan bola kering.
Kelembaban Relatif dan Kenyamanan
Ketika udara lembab, keringat yang keluar dari tubuh kita tidak banyak menguap, membuat kita
merasa gerah. Suhu termometer bola basah dapat digunakan sebagai acuan kasar →jika suhunya
melebihi suhu kulit kita, maka suhu tubuh kita akan terus meningkat jika kita berada di
luar→pingsan, heatstroke, kematian. Suhu tubuh terus meningkat jika suhu termometer bola
basah > suhu kulit, karena air keringat yang keluar akan menyerap panas dari lingkungan dan
memberikannya pada kulit.
42
AWAN DAN KELEMBABAN
Tingkat
kegerahan
diukur
secara kuantitatif dengan heat
index. Ada 4 skala heat index,
skala 1 merupakan yang
terparah, skala 4 merupakan
yang
terlemah.
Indonesia
berada di skala 3-4 pada bulan
Maret 2012. Heat index
bersama-sama dengan wind
chill
dianggap
sebagai
apparent temperature, yaitu
suhu udara yang dirasakan
manusia.
Mengukur Kelembaban
Untuk mengukur kelembaban, digunakan peralatan seperti: Psikrometer, terdiri atas termometer
bola basah dan bola kering, dengan perumusan tertentu beda temperatur bola basah dan
kering ini dapat dikonversi menjadi data kelembaban. Higrometer, ada yang menggunakan
rambut, listrik, atau radiasi inframerah. Higrometer titik embun menggunakan cermin yang
didinginkan hingga embun terbentuk, lalu suhu cermin dicatat
Psikrometer
Higrometer:
1. Higrometer rambut bekerja atas
asas bahwa rambut memanjang
jika kelembaban bertambah dan
memendek jika kelembaban
berkurang.
Higrometer
rambut
2. Higrometer elektronik bekerja
atas asas bahwa hambatan batang
karbon berubah sesuai
kelembaban.
Higrometer
inframerah
3. Higrometer inframerah bekerja
atas dasar penyerapan energi
radiasi oleh uap air.
Higrometer
listrik
Higrometer titik
embun
43
AWAN DAN KELEMBABAN
Embun, Kabut dan Embun Jalad
Embun dan Embun Jalad
Embun terjadi jika udara yang tidak terlalu kering melewati permukaan bumi yang suhunya di
bawah titik embun. Dengan mekanisme berbeda dari embun upas di Dieng, embun es terjadi jika
udara terus memindahkan panasnya ke darat sehingga suhunya turun di bawah 0 C. Jika udara
cukup dingin, maka titik bekunya dapat berada di bawah 0 C. Pada kondisi ini, uap air di udara
dapat langsung berubah menjadi kristal es (deposisi). Kristal es ini disebut embun jalad.
Embun upas yang terjadi di Dieng terjadi jika udara sangat kering sehingga udara dingin, yang
memiliki sedikit kandungan air, dapat masuk ke bagian sel tanaman dan membekukan air di dalam
sel sehingga sel tanaman menjadi rusak. Sebagian kecil air di udara kemudian menempel pada
tanaman dan langsung membeku menjadi es.
Kabut
Pembentukan kabut dimulai ketika udara mendingin dengan kelembaban relatif ≥75%. Pada saat
ini, uap air mulai berkondensasi pada inti-inti kondensasi higroskopik (pencari air) seperti partikelpartikel garam. Kabut yang terjadi pada tahap ini disebut haze (kabut tipis).
Jika suhu terus menurun hingga titik embun, maka kelembaban relatifnya akan naik hingga 100%.
Pada tahap ini titik-titik air pada haze telah tumbuh sedemikian besar hingga mirip seperti awan
yang ada di muka Bumi, yang disebut kabut.
Ada dua proses cuaca yang mampu menghasilkan kabut, yaitu pendinginan udara secara radiasi
di malam hari, dan adveksi udara lembab ke kawasan yang lebih dingin.
Pendinginan udara secara radiasi: ketika malam hari cerah, tanah meradiasikan panas ke angkasa
(langit cerah mampu meluluskan radiasi inframerah) dan udara memindahkan panasnya ke tanah
yang sedang mendingin. Jika suhu udara mencapai titik embun dan komposisi uap air + inti
kondensasi mencukupi, maka selain terbentuk embun juga akan terbentuk kabut.
Pembentukan kabut secara adveksi terjadi ketika udara lembab dibawa angin menuju ke tempat
yang lebih dingin, sehingga udara lembab tersebut mendingin hingga titik embunnya dan
terbentuklah kabut.
Kabut yang terjadi di lereng gunung disebut upslope fog. Kabut yang terjadi akibat air hangat
yang di lingkupi udara dingin disebut steam fog. Kabut yang terjadi ketika air hujan yang hangat
jatuh di tempat-tempat berudara dingin disebut precipitation fog. Kabut yang terlihat keluar dari
mulut ketika kita berbicara di tempat-tempat dingin disebut mixing fog.
Di Indonesia, kabut cukup sering terjadi di pegunungan. Peristiwa kabut di pegunungan ini perlu
diwaspadai pengendara kendaraan bermotor. Peristiwa kabut asap yang diakibatkan pembakaran
hutan terjadi karena asap tidak dapat naik (perbedaan suhu yang kecil antara asap dan lingkungan
membuat konveksi tidak terjadi sempurna). Peristiwa kabut asap di Indonesia dinilai cukup
mengganggu penerbangan dan aktivitas sehari-hari terutama di Sumatera, Semenanjung Malaya
dan Kaimantan.
44
AWAN DAN KELEMBABAN
Di luar negeri, pembersihan kabut dilakukan dengan menerbangkan helikopter di atas lapisan
kabut sehingga udara kering dan lembab tercampur→titik embun turun dan kabut lenyap.
Karena mekanisme pembentukan kabut asap berbeda dengan kabut biasa, maka pembersihan
dengan helikopter = sia-sia. Kabut asap dapat dihilangkan dengan pembuatan hujan
buatan/pemadaman sumber api.
Awan
Klasifikasi Awan
Klasifikasi awan diprakarsai oleh Lamarck (yang juga penemu teori evolusi) pada tahun 1802.
Usaha Lamarck tidak mendapatkan tanggapan luas; tahun 1803 Howard mengajukan sebuah
sistem klasifikasi awan yang kemudian dimodifikasi sedikit oleh Abercromby dan Hildebrandsson
pada tahun 1887→ sistem klasifikasi awan yang dipakai saat ini.
Klasifikasi awan utama yang dibuat Howard: cirrus (rambut keriting), stratus (lapisan), nimbus
(hujan deras), cumulus (tumpukan). Gabungan dari nama-nama tersebut mencerminkan sifat-sifat
awan yang ada di troposfir bumi, misalnya cumulonimbus = awan bertumpuk-tumpuk yang
menurunkan hujan deras.
Awan dikelompokkan berdasarkan ketinggian dan sifatnya. Awan tinggi merupakan awan yang
terletak paling atas di troposfir Bumi, begitu juga dengan awan menengah dan awan rendah.
Awan dengan pertumbuhan vertikal merupakan jenis awan yang bermula sebagai awan rendah,
namun karena konveksi awan ini dapat tumbuh melewati batas-batas ketinggian (vertikal) .
Awan Tinggi
Awan tinggi biasanya terdiri atas kristal es dan sebagian kecil cairan air. Tidak menurunkan
hujan.
45
AWAN DAN KELEMBABAN
Awan Menengah
Awan tinggi biasanya terdiri atas kristal es dan sebagian kecil cairan air. Tidak menurunkan
hujan.
Altostratus
Altocumulus
Awan Rendah
Awan ini tersusun atas titik-titik air, jika udara cukup dingin maka awan ini dapat mengandung
partikel es dan salju. Jenis awan: nimbostratus, stratus, dan stratokumulus.
Awan nimbostratus sering menimbulkan hujan deras yang lama. Awan stratus sebenarnya
merupakan kabut yang naik, dan menimbulkan gerimis. Yang membedakan stratus dengan
nimbostratus adalah dasar awan stratus lebih merata. Awan stratokumulus merupakan awan yang
berasal dari sisa-sisa awan kumulus, biasanya terlihat pada sore hari. Hujan atau es jarang turun
dari awan stratokumulus.
Stratus
Stratocumulus
Nimbostratus
Awan dengan Pertumbuhan Vertikal
Awan dengan pertumbuhan vertikal dibagi atas awan kumulus dan kumulonimbus.
Awan kumulus dibagi lagi menjadi kumulus fractus, kumulus humilis (kumulus dengan sedikit
pertumbuhan vertikal), dan kumulus kongestus (kumulus dengan pertumbuhan vertikal yang
kuat).
46
AWAN DAN KELEMBABAN
Awan kumulonimbus merupakan evolusi dari awan kumulus kongestus yang mendapatkan energi
panas luar biasa besar. Awan kumulonimbus merupakan sumber bencana cuaca seperti hujan es,
puting beliung, tornado, hujan deras dan petir. Awan kumulonimbus dapat terlihat seperti barisan
awan atau berdiri sendiri.
Awan-awan Lain
Lenticular
Pile us
Mammatus
Contrail
Awan lentikular terbentuk ketika udara lembab melewati suatu rintangan sehingga angin menjadi
turbulen dan awan terbentuk di punggung angin. Awan pileus terjadi ketika angin meniup bagian
atas awan kumulus kongestus yang sedang tumbuh. Awan mammatus terjadi ketika udara dingin
47
AWAN DAN KELEMBABAN
turun ke muka bumi→jika terlihat pada awan kumulonimbus, sebagai indikator bahwa puting
beliung telah terjadi. Awan contrails terjadi ketika uap air pada asap buangan jet mengembun.
Noctilucent
Nacreous
Terbentuk pada ketinggian ≥75 km (lapisan
mesosfer). Komposisinya kristal es dari
meteoroid atau pecahan molekul metana.
Dapat dilihat dengan mudah di dekat kutub
saat dini hari atau senja.
Terbentuk pada ketinggian ≥30 km di
stratosfer. Komposisinya mungkin es atau
cairan air yang sangat dingin. Kadang-kadang
bisa terlihat di Indonesia, terutama saat senja
dan fajar.
Mata malaikat” yang terlihat setelah gempa Padang tahun 2009 ini merupakan awan berjenis
altostratus undulatus. Jenis awan ini sering terjadi apabila ada pergeseran arah angin secara tibatiba karena pengaruh gunung atau sistem front udara. Setiap lapisan awan terkena efek angin
yang berbeda-beda; yang paling banyak terkena efek akan berbentuk seperti gelombang, dan
bagian sampingnya, yang kurang terkena efek, tetap datar. Hal inilah yang menyebabkan
bentuknya terlihat seperti mata.
48