Agroklimatologi Klimatologi Pertanian Ilmu Iklim Pertanian

I. Pendahuluan
II. Cuaca dan Iklim
III. Unsur-unsur cuaca dan pengaruh cuaca terhadap tanaman, tanah, dan OPT
IV. Iklim Indonesia (Tropis)
V. Klasifkasi (pengkelasan) Ikllim
VI. Pengelolaan Cuaca (iklim)
VII. Pranata Mangsa
VIII. Perubahan iklim dan dampaknya pada bidang pertanian
IX. Peranan pemodelan dalam Pengelolaan Sitem Pertanian
1. Variabilitas iklim dan Perubahan Iklim
Iklim bisa bervariasi dan juga berubah
Climate variability refers to observed in the climate record in
periodes when the state of climate system is not showing
change.
If the climate state change, usually characterized by a shift in
means, the frequency of formerly rare events on the side to
which the mean has shifted might occur more frequently with
increasing climate variablity.  El Nino, La Nina
Climate change is a movement in the climate system bicause
of internal changes within the climate system or in the interaction of its component, or because of changes in external
forcing either by natuaral factors or antrophogenic activities
(International Panel on Climate Change, IPCC)
Apa maksud perubahan Iklim (PI) ?
Perubahan = hasil penggeseran pola dari pola (kedudukan)
lama yang sudah mantap ke pola baru.
Iklim = keadaan yang mencirikan atmosfer pada suatu daerah
dalam jangka waktu yang cukup lama, yaitu 30 tahun. Isinya
tentang kondisi rata-rata unsur cuaca, fluktuasi terhadap
rata-ratanya, keadaan ekstrimnya dan frekwensinya.
Dari rekaman waktu yang lampau iklim tadaklah tetap (berubah). Perubahannya berlangsung pada sekala waktu dengan
kisaran yang lebar yaitu sekala waktu geologis (jutaan tahun)
dan historis (ribuan, ratusan, dan pupuhan tahun).
Perubahan iklim yang mengawatirkan adalah perubahan iklim
yang berdampak besar terhadap kehidupan manusia, dan
perekonomian negara
PI adalah sering munculnya cuaca yang ekstrem (rendah atau
tinggi) secara konsinten yang melebihi frekwensi normalnya
(Boer, 1999).
Climate change is a movement in the climate system bicause
of internal changes within the climate system or in the interaction of its component, or because of changes in external
forcing either by natuaral factors or antrophogenic activities
(International Panel on Climate Change, IPCC)
Unsur iklim ada 7 ! Unsur iklim yang mana yang digunakan
untuk menyatakan telah terjadi PI?
Unsur iklim yang digunakan adalah
unsur iklim yang berdampak besar terhadap kehidupan manusia, dan perekonomian suatu negara  Suhu dan curah hujan
.
Radiasi Mthr.
Suhu
Penguapan Tek Udara Angin
Suhu dan Hujan
Kelembaban udara
Awan dan hujan
Iklim
Suhu rata-rata bulan terdingin suatu daerah berubah dari
15 oC menjadi 20 oC, maka terjadi perubahan iklim menurut
Koppen.
Iklim Berubah dari Iklim C menjadi A .

Evapotranspirasi tahunan rata-rata < curah hujan tahunan
rata-rata  Surplus air.
Semula Iklim B berubah menjadi A

Dst.

El Nino/Shouthern Oscillation (ENSO) = warm event
ENSO lemah : 1x/3 th
ENSO kuat : 1x/8-11 th

La Nina = cold event

NAO (Northern Atlanthic Oscillation)
1879
Fm= m/(n +1)
Variasi iklim?
Perubahan iklim?
1941
Rata-rata
El-Nino, La Nina, NAO
A
Suhu rata-rata bulan terdingin > 18oC . Isoterm musim dingin 18 oC
adalah kritis untuk hidup tetumbuhan tropis tt. CH tahunan > Et tahunan
B
Evapotranspirasi tahunan rata-rata > curah hujan tahunan rata-rata 
Defisit air
C
Suhu rata-rata bulan terdingin antara -3 dan18 oC. Bulan terpanas >10oC.
Isoterm musim panas 10 oC berkorelasi dengan batas ke arah kutub dari
pertumbuhan pohon dan isoterm -3 oC menujukkan batas ke arah khatulistiwa
D
Suhu rata-rata bulan terdingin di bawah -3 oC dan bulan terpanas mempunyai rata-rata > 10oC.
E
Suhu rata-rata bulan terpanas < 10 oC. Bulan terpanas dari ET mempunyai suhu rata-rata antara 0 dan 10 oC. Bulan terpanas EF mempunyai
suhu rata-rata < 0 oC
CH bulanan dibedakan menjadi:
1. Bulan basah (BB), bulan dengan CH bulanan rata-rata
>200 mm
2. Bulan lembab (BL) bulan dengan CH bulanan rata-rata
antara 100 dan 200 mm
3. Bulan kering (BK), bulan dengan CH bulanan rata-rata
< 100 mm
Pengelompokkannya menggunakan panjang periode bulan basah
dan bulan kering berturut-turut. Struktur penglompokkan dibuat
5 tipe utama dan 4 subdivisi
Tipe utama dibedakan atas dasar jumlah bulan basah berturutan.
Tipe utama
Σ BB berturutan
A
>9
B
7-9
C
5-6
D
3-4
E
0-2
Subdivisi dibedakan atas dasar jumlah bulan kering
berturutan
Sub-divisis
Σ BK berturutan
1
<2
2
2-3
3
4-6
4
>6
Gabungan antara tipe utama dan subdivisi terdapat 18 daerah
(zona) agroklimat, iaitu A1, A2, B1, B2, B3, C1, C2, C3, C4, D1,
D2, D3, D4, E1, E2, E3, dan E4.
Penyebab dari : A. luar sistem iklim (external) dan
B. dalam sitem iklim (internal )
A. Penyebab dari luar sistem iklim (external system)
1. Perubahan jumlah radiasi matahri yang diterima di
puncak atmosfer.
a. Perubahan akibat bumi mengitari mathari
(1) ragam eksentris
(2) presisi equinox
(3) kemiringan sumbu bumi
b. Keluaran matahari
Daur Sun spot  11, 22, 44 tahunan
Eksternal
Internal
kriosfer
litosfer
atmosfer
Biosfer
Biosfer
Hidrosfer
B. Penyebab dari dalam sistem iklim (internal system)
1. Peningkatan konsentrasi gas rumah kaca (GRK) H2O, CO2
pada atmosfer.
Sebelum era industrialisasi CO2 280 ppm(v/v) akhir abad 20
CO2 365 ppm (v/v), peran CO2 70 % GRK
a. Dari Litosfer  letusan gunung api
b. Dari Biosfer  kegiatan manusia
-mesin industri (di darat,perair,udara)
Pembakaran BBM
-mobil dan motor
-truk dan traktor
-penebangan hutan
Pembukaan
-pembakaran hutan
lahan
-pengolahan tanah
-produksi semen
c. Dari Hidrosfer  mineralisasi (anaerob)

.
Air, SO2, CO2, debu
Solfatara, air, CO2, debu dll..
B. Penyebab dari dalam sistem iklim (internal system)
2. Peningkatan konsentrasi gas rumah kaca (GRK) CH4
(metana) pada atmosfer.
CH4 menyokong 20 % GRK, kenaikkannya 1/100 x CO2,
selama 200 th terakhir gas metan naik 145 %, praindustri 0,07 ppm
sekarang 1,74 ppm, kenaikan 1 %/th, waktu huni 12 thn.
O3 + UV  O2 + O
O + H+  OH-
CH4 + OH- === CO + 5H2O
CO + OH- === CO2 + H+
Sumber gas CH4 :
a. Dari Litosfer  ladang minyak dan gas LPG dan LNG
b. Dari Biosfer  kegiatan manusia
- sawah (tergenang)
- peternakan (ruminansia)
- aspal
- rayap
c. Dari Hidrosfer  rawa-rawa (yang tidak tersiram air laut)
B. Penyebab dari dalam sistem iklim (external system)
3. Peningkatan konsentrasi gas rumah kaca (GRK) N2O
pada atmosfer. Kandungan N2O 275 (pra industr) - 310
ppb(v/v) (1994), kenaikkannya 0,25 %/th, waktu huni
120-150 thn.
Sumber N2O
a. Dari Litosfer  ladang minyak dan gas LPG dan
LNG
b. Dari Biosfer  kegiatan manusia
- sawah (pemupukan N)
- peternakan
- pembakaran vegetasi
- emisi industri
B. Penyebab dari dalam sistem iklim (external system)
1. Peningkatan konsentrasi gas rumah kaca (GRK) CFC
(Chloro Fluoro Carbon), penyerap UV-B (λ:280-320 nm)
pada stratosfer. Kandungan CFC 0 (pra industri)
menjadi 0,105 % , waktu huni 102 thn.
Sumber CFC:
a. Cairan pendingin (freon, semprot rambut)
CO2
CH4
N2O
λ 4-7 µm
Diserap uap air
0,1
λ 12,5-17 µm
Diserap CO2
tampak
UV
λ 7-12,5 µm
Daerah pelepasan radiasi panas
(= Jendela atmosfer)
Diserap oleh N2O, CFC, CH4, O3
0,5 1
radio
5
10
50 100
Infra merah
500 1000
µm
mer, ji, ku, hi, bi, vi
1mm=103µm = 106 nm
IM
GRK
λ maksimum = 2897/Ts μm
1. Perubahan suhu udara
Secara global terjadi kenaikan suhu udara rata-rata 0,7 oC
Di Asia 2,9 oC/100 th
Di Timur Tengah 1,3 oC selama 103 tahun
Di Australia 0,7 oC/100 th
Di Eropa 0,8 oC/100 th
2. Perubahan Curah hujan
Perubahannya sangat ragam.
Di Amerika Utara meningkat 70 mm/th selama 50 th
Peningkatan terjadi di Northeastern and Westtern Coastal
region
Di Mexico dan Amerika tengah terjadi penurunan CH
Di Asia CH meningkat. Di Pakistan tercatat meningkat
Di Asia sub-tropik terjadi penurunan CH
Di Eropa CH naik antara 10-40 %
Di Artika terjadi kenaikkan CH
Di Australia CH naik 6 % sejak 1910.
3. Pengurangan salju dan penutupan padang es di belahan utara
sudah terdeteksi sejak 1987 terutama pada musim semi (spring).
Penyebabnya adalah penurunan albedo permukaan regional
(energi banyak masuk ke perairan). Konsekuensinya suhu udara
meningkat pada musim winter (panas) pada wilayah lintang
tengah.
4. Perubahan pemukaan lahan (bumi) oleh penebangan hutan
(aforestation or deforestation) meningkatkan albedo permukaan
regional dan menurunkan kekasaran aerodinamis udara.
Peningkatan albedo (energi ke udara)  meningkatkan
suhu udara
Penurunan kekasaran aerodinamis  meningkatkan transfer
energi, air, dan materi yang lain .
5. Perubahan Hidrologi
Tebal laut es menipis 40 % dalam waktu 20-40 tahun di
Artika (KU), dengan kecepatan penipisan tsb. 7 %/10 th
Gletser di Amerika Selatan menurun drastis dalam 10 thn
terakhir
Gletser di Peru 1968 -1994 penutupannya turun 20 %
Gletser di Peg. Himalaya juga meleleh  penutupan
menyempit
6. Vegetasi
di daerah pegunungan sebaran vegetasi ke arah menaiki
lereng, karena menghangat
7. Perubahan Pertanian
-pemanjangan musim pertumbuhan pada lintang
tinggi,
-perubahan produksi,
-penyebaran hama dan penyakit
8. Hewan
Dampak utama PI pada pertumbuhan tanaman bersumber
dari pengaruh:
1. Suhu udara, 2. kelengasan, 3. ozon, 4. radiasi UV,
5. kadar CO2, 6. Hama dan penyakit
Pengaruh suhu udara bersama dengan peningkatan kadar
CO2 meningkatkan produksi fotosintesis.
Peningkatan kadar CO2 meningkatkan produksi bebijian
(Horie et al., 1996). Ada yang menyangsikan hasil penelitian
ini.
Matthewes et al. (1995) bahwa dampak peningkatan suhu
udara dan kadar CO2 di Banglades, Indonesia, Malaysia,
Myanmar, Philippina, Korea Selatan dan Thailan meningkatkan hasil fotosintesis .
1. Pembukaan lahan ?
bahan organik dan bahan organik tanah (gambut) ==
mineral + CO2 (aerob = oksidatif) >>>> (penurunan
gambut)
2. Penggenangan tanah + penggunaan ppk Org.
Bahan organik  CH4 + CO2 (anaerob = reduktif)
3. Penggunaan pupuk N?
CO(NH2)2 + H+ + 2H2O  2NH4+ + HCO3=
(urea)
NH4+  NH3 + H
NH4
+ O2 
NO3- + H2O + 2H+
anaerobik
NO3  NO2  NO  N2O  N2
4. Mekanisasi?
Penggunaan Bahan bakar minyak dan gas  CO2 dan N2O
Pembukaan lahan ?
Penggenangan tanah + penggunaan ppk Org.
Penggunaan pupuk N?
Mekanisasi?
 Atas
perhatiannnya
Fm= m/(n +1)
.
Hujan
Radiasi Mthr.
Suhu
Penguapan Tek Udara Angin
Kelembaban udara
Awan dan hujan
Iklim
Unsur iklim
Suhu dan Curah