peubah-peubah meteorologi utama

PEUBAH-PEUBAH
METEOROLOGI
UTAMA
MATERI KULIAH
KE-3
SET
Temperature (Suhu Udara)
• Suhu udara didefinisikan sebagai ukuran energi
kinetis rata-rata dari pergerakan molekul udara.
• Suhu udara diukur dengan TERMOMETER
dirancang Galileo Galilei (Italia) 1564-1642
berdasar pemuaian/pengerutan fluida akibat
bertambah/berkurangnya panas.
KONVERSI SUHU
• Reamur ke Kelvin
5/4 x oR + 273
• Fahrenheit ke Kelvin
5/9 x (oF-32) + 273
oC + 273
• Celcius ke Kelvin
HASIL PENELITIAN POLA SUHU
UDARA VERTIKAL
•
•
Kajian secara vertikal mengenai perubahan suhu
udara dilakukan sejak penemuan balon terbang.
Ditemukan pola secara umum bahwa setiap 1 km
udara naik akan terjadi pengurangan suhu sebesar
7°. Pola ini berlaku hingga ketinggian 10 km
Kajian di atas 10 km yang dilakukan oleh de Bort
dan Assman:
- ada pola suhu konstan
- ada pola suhu naik dengan naiknya ketinggian
HASIL PENELITIAN POLA SUHU
UDARA VERTIKAL
•
•
Tahun 1927 Radiosonde ditemukan oleh
Molchanov sehingga memungkinkan untuk
mengukur suhu pada ketinggian atmosfer
atas
Ditemukan roket sehingga memungkinkan
untuk mendapat suhu pada ketinggian > 80
km.
POLA SUHU UDARA PADA
LAPISAN ATMOSFER
110
Termosfir
Ketinggian (Km)
100
90
Mesopouse
80
70
Mesosfir
60
50
Stratopause
Stratopouse
40
30
Stratosfir
Stratosfer
20
10
Tropopouse
Troposfir
0
-80
-60
-40
–20
0
+20
Suhu ( oC)
+40
Tiga Pola Suhu Udara di Lapisan
Atmosfer Bumi
•
•
•
Pola lapse rate merupakan pola turunnya suhu udara dengan
bertambahnya ketinggian dari permukaan, pada lapisan:
Troposfer dan Mesosfer. Ditulis sbg: dT/dZ < 0
Pola isotermal merupakan pola suhu udara yang relatif
konstan pada berbagai ketinggian, pada lapisan langit-langit
atmosfer seperti: Tropopause, Stratopause dan
Mesopause. Dituliskan sbg: dT/dZ=0
Pola inversi merupakan pola naiknya suhu udara dengan
bertambahnya ketinggian. Pola ini terjadi di lapisan
Stratosfer dan Termosfer. Dituliskan sbg: dT/dZ > 0
Macam-macam Suhu Udara dalam
Kajian METEOROLOGI
•
•
Suhu udara maksimum (Maximum
temperature): Nilai suhu udara tertinggi
yang diukur thermometer maksimum (Six
Bellani).
Suhu udara minimum (Minimum
temparature): Nilai suhu udara terendah
yang diukur thermometer minimum.
Suhu Udara
•
•
•
Suhu bola basah (Wet bulb temperature): suhu
bola basah yang terukur oleh termometer bola
basah, bernilai ≤ termometer bola kering karena
berkaitan dengan hilangnya panas (bahang laten)
akibat evaporasi
Suhu bola kering (Dry bulb temperature): suhu
udara aktual yang terukur termometer bola kering.
Suhu titik embun (Dew point temperature) Td:
adalah nilai suhu yang terukur atau terjadi saat
peristiwa pengembunan/kondensasi.
Suhu Udara
•
Potensial temperature (θ):adalah suhu
udara paket saat berpindah secara adiabatik
pada ketinggian tertentu pada tekanan 1.000
mb:
1000 R / Cp
  T(
)
P
di mana: θ: suhu potensial
T: suhu awal
P:tekanan awal
R:konstanta gas spesifik
Cp: panas spesifik pada P konstan
Suhu Udara
• Potensial temperature (θ):
 Z  TZ  d .Z
θz: suhu potensial pada ketinggian Z dapat dalam oC atau K
T: suhu awal pada ketinggian Z
d :
dry adiabatic lapse rate 9.8oC/km atau 9.8K/km
Z : ketinggian dalam (km)
Suhu Udara
•
•
Suhu virtual (Tv): suhu khayal didefinisikan sebagai suhu
yang harus dimiliki oleh udara kering agar memiliki
kerapatan seperti udara lembab pada tekanan yang sama.
Karena nilai kerapatan udara lembab < udara kering maka
selalu nilai Tv > T
Tv  T (1  0.61r )
di mana: Tv : suhu virtual dalam (K)
T : suhu udara dalam (K)
r : mixing ratio (g uap air/g udara kering)
Tekanan udara (air pressure)
• Tekanan udara didefinisikan sebagai gaya
yang bekerja pada atmosfer berbanding
terbalik dengan luas permukaan atmosfir dari
1.2 m dpl hingga puncak atmosfer.
• Tekanan udara diukur dengan alat Barometer
(manual) dan Barograf (otomatis) yang
menyajikan hasil grafik disebut Barogram.
Tekanan udara (air pressure)
• Pada lintang tinggi kajian perubahan tekanan
udara dari waktu-ke waktu menjadi fokus
perhatian banyak orang karena fluktuasi nilai
tekanan yang relatif besar. Serta dampak yang
diakibatkan oleh perubahan pola tekanan dari
waktu ke waktu sangat signifikan.
Tekanan udara (air pressure)
Peubah
SIKLON (L)
ANTISIKLON (H)
DEFINISI
Pusat tekanan udara rendah
semi permanen dibanding
sekitarnya
Pusat tekanan udara
tinggi semi permanen
dibadingkan sekitarnya
NAMA LAIN
DEPRESI
PALUNG : siklon
memanjang
HIGH
RIDGE:antisiklon
memanjang
INDIKATOR ALAM
YANG DAPAT
DILIHAT
Cuaca buruk-banyak awan
Cb-hujan, angin dan petirbadai
(TORNADO/Hurricane)
atau badai tropis
cuaca cerah- tanpa
awan- kering
Angin
• Angin didefinisikan sebagai gerakan massa
udara secara horisontal (gerak vertikal dapat
diabaikan karena setara dengan gaya gravitasi).
• Diukur dalam dua parameter, kecepatan
dengan alat ukur Anemometer dan arah
dengan alat ukur panah angin (win vane)
serta kantong angin (wind sack).
Angin
• Sebelum alat ukur anemometer ditemukan
kecepatan dan arah angin dapat ditentukan
dengan pendugaan.
• Pendugaan kecepatan dan arah angin
didasarkan pada indikator gerakan yang dapat
diamati baik di daratan maupun di lautan.
• Pendugaan seperti ini ditemukan pertama kali
oleh Admiral Sir F. Beaufort. Penemuan ini
dikenal dengan Skala Beaufort.
Angin
• Mawar angin (wind rose): Penyajiaan hasil
analisis kecepatan dan arah angin secara
efisien dalam satu gambar
Kelembaban udara
• Badan Meteorologi Dunia WMO (1947)
membuat definisi dan spesifikasi uap air di
atmosfer menjadi 15 istilah
•Nisbah percampuran (Mixing ratio): r = mv / ma
•Kelembaban spesifik (Specific humidity):
q = mv / (mv+ma)
•Kelembaban mutlak (Absolut humidity) dikenal juga
sebagai kerapatan uap air: dv = mv/V
Kelembaban udara
• Tekanan uap air (Vapor pressure of water):
r
e
p
0.62197  r
p: tekanan udara
r: mixing ratio
•Tekanan uap jenuh pada udara lembab
(Saturation vapor pressure of moist air)
e 
s
r
s
0.62197  r
s
p
rs: mixing ratio jenuh
Kelembaban udara
• Suhu titik embun (Dew point temperature): Td
• Suhu titik beku (Frost point temperature): Tf
• Kelembaban nisbi/relatif (Relatif humidity, RH):
U satuan %, dengan dua formula:
r
U  100
rs
e
U  100
es
EVAPOTRANSPIRASI
• Peubah ini merupakan gabungan antara evaporasi:
penguapan yang terjadi pada badan air, serta
transpirasi: penguapan yang terjadi pada vegetasi.
• Sehingga evapotranspirasi didefinisikan sebagai
penguapan di lahan bervegetasi baik di daratan
maupun di perairan.
• Proses ini menjadi kunci bagi keberlanjutan proses
daur hidrologi, merupakan sumber awan, kabut,
embun, salju, rime, frost, rain.
EVAPOTRANSPIRASI
• Tiga syarat terjadinya ET dan harus tersedia
dalam waktu bersamaan:
• Energi: berupa sinar radiasi surya
• Input: badan air atau sumber air
• Kondisi: atmosfir/udara tidak dalam kondisi
jenuh uap air
EVAPOTRANSPIRASI
• Evapotranspirasi diukur dengan alat ukur lisimeter
pada lahan bervegetasi rumput pendek sehingga data
yang didapatkan berupa ETo atau evapotranspirasi
standar, sedangkan lisimeter pada lahan gundul data
yang diperoleh berupa ETa(evapotranspirasi
aktual). Pada saat pengukuran setelah hujan akan
didapatkan data ETp (evapotranspirasi potensial).
• Evaporasi diukur dengan panci kelas A, transpirasi
diukur dengan transpirometer.
• Metode pendugaan evapotranspirasi dengan model
Penman dan Thorntwaite-Matter.
TUGAS 2
1. CONVERT THE FOLLOWING
TEMPERATURE:
a. 15oC=K b. 20oR=K c. 77oF=K
2. Find the Virtual temperature for air of:
a. T (20oC) and r (g/g)=0.01
b. T (10oC) and r (g/g)=0.005
c. T (30oC) and r (g/g)=0.0
TUGAS 2
3. What is the potential temperature of air at
height Z=500 m and the temperature T=10oC
4. Find the relative humidity (%) for air with
T=20oC and e=1kPa (if at 20oC from the
table saturation values vs actual temperature
es=2.371kPa)
REFERENCES
• AHRENS, C.D. 2007. METEOROLOGY
TODAY. 8th An Introduction to Weather, Climate,
and the Environment. International Student
Edition. Thomson Brooks. United States.
• AHRENS, C.D. 2005. ESSENTIAL OF
METEOROLOGY. 4th. International Student
Edition. Thomson Brooks. United States.
• STULL, R.B. 1995. METEOROLOGY TODAY
For Scientists and Enginners. West Publishing
Company. USA.