KELEMBABAN UDARA

29/03/2016
HIDROMETEOROLOGI
Tatap Muka Ke 6
(KELEMBABAN UDARA)
Dosen :
DR. ERY SUHARTANTO, ST. MT.
JADFAN SIDQI FIDARI, ST. MT.
js1
1. Kelembaban Mutlak dan Relatif
• Kelembaban udara menggambarkan kandungan uap air di
udara yg dapat dinyatakan sebagai kelembaban mutlak, kelembaban nisbi (relatif) maupun defisit tekanan uap air.
• Kelembaban mutlak adalah kandungan uap air (dapat
dinyatakan dengan massa uap air atau tekanannya) per satuan volume.
1
Slide 2
js1
jadfan sidqi, 3/29/2016
29/03/2016
1. Kelembaban Mutlak dan Relatif
• Kelembaban nisbi membandingkan antara
kandungan/tekanan uap air aktual dgn keadaan jenuhnya
atau pada kapasitas udara untuk menampung uap air.
• Kapasitas udara untuk menampung uap air tersebut (pada
keadaan jenuh) ditentukan oleh suhu udara.
1. Kelembaban Mutlak dan Relatif
• Sedangkan defisit tekanan uap air adalah selisih antara
tekanan uap jenuh dan tekanan uap aktual.
• Masing‐masing pernyataan kelembaban udara tersebut
mempunyai arti dan fungsi tertentu dikaitkan dgn masalah
yg dibahas.
2
29/03/2016
1. Kelembaban Mutlak dan Relatif
• Sebagai contoh, laju penguapan dari permukaan tanah lebih
ditentukan oleh defisit tekanan uap air daripada kelembaban
mutlak maupun nisbi.
• Sedangkan pengembunan akan terjadi bila kelembaban nisbi
telah mencapai 100% meskipun tekanan uap aktualnya
relatif rendah.
2. Pernyataan Kelembaban
A. Kerapatan uap air adalah massa uap air per satuan volume udara
yg mengandung uap air tsb, yg dapat dituliskan sbb:
ρv = mv/V
Dengan :
ρv = kerapatan uap air (kg m‐3)
mv= massa uap air (kg) pada volume udara sebesar V
V= volume udara (m3)
3
29/03/2016
a. Kerapatan uap air
•
•
Kerapatan ini merupakan pernyataan kelembaban mutlak yg
besarnya ditentukan oleh massa uap air (mv) yg dikandung udara
tersebut.
Pada daerah lembab dan panas spt Indonesia dapat diduga
bahwa ρv akan lebih tinggi daripada daerah temperate yg relatif
kering terutama pada musim dingin (winter). Pada musim dingin
kapasitas udara untuk menampung uap air menjadi kecil.
b. Tekanan uap air
•
Pernyataan tekanan uap air (ea) lebih umum digunakan daripada
kerapatannya (ρv). Berdasarkan Hukum Gas Ideal, tekanan uap
air tsb dapat dinyatakan sbb :
ea = n.R.T/V
Dengan :
n = jumlah mol
R = tetapan gas umum (8,3143 JK‐1 mol‐1)
T = suhu mutlak (K)
V = volume udara (m3)
4
29/03/2016
c. Kelembaban spesifik dan nisbah campuran
•
•
Kelembaban spesifik (spesific humidity, q) adalah perbandingan
antara massa uap air (mv) dgn massa udara lembab, yaitu massa
udara kering (md) bersama‐sama uap air tsb (mv).  q = m/(md + mv)
Tetapi bila massa uap air tsb hanya dibandingkan dgn massa
udara kering, maka disebut nisbah campuran (mixing ratio) dilambangkan dgn r  r = mv / md
d. Kelembaban nisbi
(relative humidity, RH)
•
•
Kelembaban nisbi merupakan perbandingan antara kelembaban
aktual dengan kapasitas udara untuk menampung uap air.
Bila kelembaban aktual dinyatakan dgn tekanan uap aktual (ea), maka kapasitas udara untuk menampung uap air tsb merupakan
tekanan uap jenuh (es). Sehingga kelembaban nisbi (RH) dapat
dituliskan dalam (%) sbb : RH = 100 ea/es
5
29/03/2016
d. Kelembaban nisbi
(relative humidity, RH)
•
•
•
Bila RH = 100% maka tekanan uap aktual akan sama dengan
tekanan uap jenuh.
Tekanan uap jenuh (atau kapasitas udara untuk menampung uap
air) tergantung oleh suhu udara.
Semakin tinggi suhu udara, maka kapasitas untuk menampung
uap air atau es meningkat. Oleh sebab itu pada ea yg tetap, RH akan lebih kecil bila suhu udara meningkat dan sebaliknya RH makin tinggi bila suhu udara lebih rendah.
d. Kelembaban nisbi
(relative humidity, RH)
•
Tekanan uap jenuh seperti es dapat dihitung dari fungsi suhu
udara berdasarkan persamaan empiris sbb:
es = 6,1078 e{17,239 T/(T+237,3)}
Dengan :
es = tekanan uap jenuh (mb)
T = suhu udara (˚C)
6
29/03/2016
e. Defisit tekanan uap air
•
•
Selisih antara tekanan uap air jenuh dgn tekanan uap aktualnya
menyatakan defisit tekanan uap air (vpd).
Defisit ini menunjukkan bahwa semakin tinggi nilainya udara
semakin kering dan dapat dihitung sbb:
vpd = es ‐ ea
f. Suhu titik embun (dew point)
•
•
•
Pada tekanan uap air (ea) tetap maka pendinginan udara (suhu
udara turun) akan meningkatkan RH sampai 100% pada saat ea = es.
Suhu pada waktu tercapai ea = es disebut dgn suhu titik embun
(Td) dan bila suhu turun terus maka uap air akan berubah
menjadi air (kondensasi).
Di alam pengembunan terjadi pada pagi hari sekitar saat
terjadinya suhu minimum.
7
29/03/2016
f. Suhu titik embun (dew point)
•
•
Proses kondensasi ini juga terjadi di awan dgn suhu titik embun
terjadi pada aras kondensasi yg merupakan dasar awan.
Di atas dasar awan suhunya makin rendah sehingga uap air akan
berubah menjadi butir‐butir air (kondensasi) yg membentuk
awan tersebut.
3. Sebaran Kelembaban Udara
a. Sebaran kelembaban nisbi menurut waktu
• Karena kapasitas udara untuk menampung uap air (sering
dinyatakan dgn es) semakin tinggi dgn naiknya suhu udara, maka
pada tekanan uap aktual (ea) yg relatif tetap antara siang dan
malam hari mengakibatkan RH akan lebih rendah pada siang hari
tetapi lebih tinggi pada malam hari.
8
29/03/2016
a. Sebaran kelembaban nisbi menurut waktu
• RH lebih tinggi pada malam hari dan mencapai maksimum pada
pagi hari sebelum matahari terbit menyebabkan proses
pengembunan bila udara bersentuhan dgn bidang/permukaan yg
suhunya lebih rendah dari suhu titik embun.
• Embun terbentuk pada tempat‐tempat yg terbuka atau tidak
ternaungi seperti bagian terluar dari tajuk pohon dan di rumput yg
tidak terlindungi oleh tanaman atau benda‐benda lainnya.
a. Sebaran kelembaban nisbi menurut waktu
• Tempat‐tempat tersebut mempunyai suhu terendah pada malam
hari karena paling banyak kehilangan energi melalui pancaran
radiasi gelombang panjang.
• Di daerah tropika basah seperti Indonesia, kelembaban rata‐rata harian atau bulanan relatif tetap sepanjang tahun, umumnya RH lebih dari 60%.
9
29/03/2016
a. Sebaran kelembaban nisbi menurut waktu
• Perubahan kelembaban rata‐rata ini tidak terlalu jelas karena variasi
suhu harian yg juga sangat kecil.
• Sedangkan untuk daerah lintang tinggi, variasi kelembaban nisbi
relatif lebih besar karena variasi suhu hariannya yg juga besar.
b. Sebaran kelembaban nisbi menurut tempat
• Kelembaban nisbi pada suatu tempat tergantung pada suhu yg
menentukan kapasitas udara untuk menampung uap air serta
kandungan uap air aktual di tempat tersebut.
• Kandungan uap air aktual ini ditentukan oleh ketersediaan air di
tempat tersebut serta energi untuk menguapkannya.
10
29/03/2016
b. Sebaran kelembaban nisbi menurut tempat
• Jika daerah tersebut basah dan panas seperti daerah‐daerah di
Kalimantan, maka penguapan akan besar yg berakibat pada
kelembaban mutlak serta kelembaban nisbi yg tinggi.
• Sedangkan daerah pegunungan di Indonesia umumnya mempunyai
kelembaban nisbi yg tinggi karena suhunya rendah sehingga
kapasitas udara utk menampung uap air relatif kecil.
b. Sebaran kelembaban nisbi menurut tempat
• Secara makro, kelembaban nisbi (RH) umumnya tinggi pada pusat‐
pusat tekanan rendah berkaitan dgn naiknya massa udara lembab
sebagai salah satu syarat pembentukan awan dan hujan.
• Karena banyak hujan maka banyak air yg dapat diuapkan sehingga
daerah tersebut menjadi relatif lembab.
11
29/03/2016
b. Sebaran kelembaban nisbi menurut tempat
• Kelembaban nisbi tertinggi terjadi di daerah ITCZ karena
penguapannya yg tinggi akibat penerimaan energi radiasi surya yg
besar sepanjang tahun.
• Sebaliknya pada pusat‐pusat tekanan tinggi (antisiklon), disamping
jarang hujan, kelembaban nisbi yg rendah disebabkan massa udara
yg turun membawa udara kering karena uap air sudah
terkondensasi menjadi awan di tempat lain.
4. Prinsip Pengukuran Kelembaban Udara
• Beberapa prinsip yg umum digunakan dalam pengukuran
kelembaban udara yaitu (1) metode pertambahan panjang dan, (2) massa pada benda‐benda higroskopis, serta (3) metode
termodinamika.
• Alat pengukur kelembaban udara secara umum disebut higrometer
sedangkan yg menggunakan metode termodinamika disebut dgn
psikrometer.
12
29/03/2016
a. Metode pertambahan panjang
• Pada metode pertambahan panjang, peningkatan kelembaban
(nisbi) berkorelasi dengan pertambahan panjang benda higroskopis
(rambut).
• Sehingga higrometer dapat dibuat berdasarkan kalibrasi hubungan
antara kelembaban nisbi dgn pertambahan panjang benda
higroskopis tsb.
b. Metode pertambahan massa
• Metode pertambahan berat benda higroskopis (misalnya silica gel) mengukur kelembaban mutlak, yaitu mengukur massa uap air yg
diserap oleh benda higroskopis dari suatu volume udara yg dialirkan
melalui benda higroskopis tersebut.
• Massa uap air dihitung dari pertambahan massa benda higroskopis
tsb secara gravimetrik (selisih antara massa akhir dgn massa awal), sedangkan volume udara dihitung dari perkalian antara waktu dgn
laju aliran udara yg dialirkan.
13
29/03/2016
c. Metode termodinamika
• Pada metode ini alat ukur yg digunakan adalah dua buah
termometer yaitu termometer bola kering (TBK) dan termometer
bola basah (TBB).
• Termometer TBK digunakan untuk mengukur suhu udara, sedangkan
TBB sebenarnya adalah TBK yg dibungkus kain basah, dengan
dibungkus kain basah, seolah‐olah kita berada dalam suatu ruangan
lembab dgn kelembaban sebesar 100%.
c. Metode termodinamika
• Pertambahan kelembaban dari keadaan di luar (sebenarnya) menjadi 100% disebabkan oleh pertambahan uap air yg berasal dari
kain basah tsb.
• Penguapan kain basah ini memerlukan energi yg berasal dari
ruangan yg kita bayangkan tsb (proses adiabatik) sehingga suhu yg
terukur dgn TBB akan lebih kecil dari TBK.
14