KULIAH 4: CUACA DAN IKLIM SERTA UNSUR

9/6/2016
KULIAH 4:
CUACA DAN IKLIM SERTA
UNSUR-UNSURNYA
Kegiatan manusia dalam memanen energi matahari
untuk menghasilkan makanan dan serat.
6CO2 + 12H2O  C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
TIK :
Setelah mengikuti kuliah ini,
mahasiswa dapat menjelaskan
Cuaca dan Iklim, serta UnsurUnsurnya
Makanan
Ternak
Ikan
Serat
Perkebunan
Tanaman
Pakaian
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
1
06/09/2016
Perumahan
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
2
Impor Indonesia (BPS, 2005)
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
1,277,685
1,262,040
111,284
1,680,275
174,702
500,312,470
150,012,707
131,132,613
275,481,226
268,746,270
35,601,776
290,873,225
44,120,000
9,824,929
1,696,280,287
US $/kg
0.14
0.12
0.26
0.22
0.21
0.32
0.17
0.25
Rp/kg
1,189
1,031
2,205
1,833
1,810
2,719
1,471
2,147
Rp. 14.5 trillion
Sumber : HKTI
Beras
3.7 juta ton/tahun
Gula
1.6
Kedelai
1.3 + 1 jt ton/th bungkil
Gandum
4.5
Jagung
1.3
Ternak Sapi
450 000 ekor/tahun + 42,000 ton daging
& jeroan
T
Tepung
T
Telur
l
30 000 ton/th
t /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
Kc Tanah
260 000 ton/th
Buah-buahan
247 000 ton/th
Sayuran
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
3
 Memaksimalkan energi radiasi surya
(i.e. efisiensi penggunaan radiasi)
 Menganggap unsur-unsur cuaca/iklim
g sumberdaya,
y , bukan sebagai
g
sebagai
faktor pembatas.
 Menggunakan data (cuaca/iklim,
tanah, tanaman & sosial-ekonomi) dan
hasil penelitian untuk melakukan
prediksi guna menunjang agrobisnis/
agroindustri.
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
281 000 ton/th
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
4
Memaksimalkan energi radiasi surya
(i.e. efisiensi penggunaan radiasi)
Bagaimana Meningkatkan
Produktivitas Pertanian Indonesia?
06/09/2016
06/09/2016
5
Efisiensi = Output
Input
CO2
CH2O
Energi
radiasi
Hasil
pertanian
Produk
Olahan
Biji
Buah
Daun
Batang
Umbi/Akar
Ekstrak
Makanan kemasan
Minuman Kemasan
dll.
Tenaga Kerja
Pupuk
Irigasi
Bibit
Teknik Budidaya
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
6
1
9/6/2016
1. Memaksimalkan energi radiasi
surya (i.e. efisiensi penggunaan
radiasi)
CO2  CH2O  Protein  Lemak/Minyak
energy
CO2 + H2O  CH2O + O2
200
Padi
energy
Gandum
Kedelai
Biomass = 1.0 Qint
150
100
200
50
Biomass = 0.50 Qint
0
0
50
100
150
200
Intercepted Radiation(Qint, MJ m-2)
1 gram = 17.5 kJ = 0.0175 MJ
Biomass (g.m-2)
Biomass (g.m-2)
energy
Singkong
Rice
150
100
50
Soybean
0
06/09/2016
Efisiensi
= 1 g/MJ = 0.0175 MJ/MJ x 100 % = 1.75 %
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
7
Hitungan: Unsur iklim sebagai
sumberdaya
Periode Tanam
100
20
2,000
20,000,000
20 000 000
20,000,000
Kebutuhan Energi
Energi Listrik
Biaya per kWh (Rp)
Biaya per 3.6 MJ (Rp)
Biaya Energi Listrik/ha/musim
200
200
Rp
Hasil Padi
Harga Gabah (di lapang)
Pendapatan Kotor
06/09/2016
hari
MJ/m2/hari
MJ/m2/100 hari
MJ/ha/100 hari
MJ/ha/100 hari
100
150
Model Pertumbuhan Jati
Model Pertumbuhan Gandum
Model Pertumbuhan Kelapa Sawit
Model Pertumbuhan Jarak
1,111,111,111
5
5,000
1,200
6,000,000
Model Penyakit Kentang*
ton/ha/musim
kg/ha/musim
Rp/kg
Rp/ha
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
200
Intercepted Radiation (MJ m-2)
Menggunakan pendekatan kuantitatif untuk melakukan
prediksi guna menunjang analisis ekonomi secara
akurat.
Model Pertumbuhan Padi
9
06/09/2016
Menunjang pengambilan keputusan :
1 Waktu Tanam
1.
2. Aplikasi Irigasi
3. Aplikasi Pemupukan Nitrogen
4. Aplikasi Fungisida*
5. Pendugaan Hasil
6. Lokasi Potensial (Zoning)
7. Monitoring Pertumbuhan
Tanaman
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
10
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 jangka waktu cuaca bisa hanya
beberapa jam saja. Misalnya: pagi hari, siang hari atau
sore hari, dan keadaannya bisa berbedabeda untuk
setiap tempat serta setiap jamnya. Di Indonesia
keadaan cuaca selalu diumumkan untuk jangka waktu
sekitar 24 jjam melalui p
prakiraan cuaca hasil analisis
Badan Meteorologi dan Geofisika (BMG), Departemen
Perhubungan. Untuk negara negara yang sudah maju
perubahan cuaca sudah diumumkan setiap jam dan
sangat akurat (tepat).
Tekanan Udara
Radiasi Surya
Lama Penyinaran
S h Udara
Suhu
d
Kelembaban Udara
Curah Hujan
Angin
Evapotranspirasi Potensial
06/09/2016
50
3. Menggunakan data iklim untuk
menunjang agrobisnis/agroindustri
Unsur-unsur Iklim








0
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.
11
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
12
2
9/6/2016
Tekanan Udara
Puncak Atmosfer
( 100 km )
Radiasi Surya
 Gelombang
elektromagnetik
Tekanan Udara :
P = g h
 Suhu permukaan
o
matahari 6000 K
 : kerapatan udara
h1
g : gravitasi
h : tinggi kolom udara
 Disebut Radiasi
Gelombang Pendek
ho
 Jarak matahari-bumi
rata-rata = 150 juta km.
P1
Atmosfer
P1 < Po
Po
06/09/2016
 Radiasi yg sampai di
bumi ( diukur ) :
Terdiri dari udara/gas-gas (H2O, N2, O2, CO2 , ..), awan
dan debu/partikel yang menunjang kehidupan serta
melindungi dari radiasi matahari dan meteor.
Gaya berat
udara
Makin ke atas kerapatan dan tekanan udara makin kecil.
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
13
Solarimeter
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
satuan W.m-2 (sesaat),
MJ.m-2 (kumulatif)
14
Satuan Tekanan Udara : Pa dan mb (1 mb=100 Pa).
 Setiap saat, separuh belahan
bumi menerima radiasi surya
(rata-rata 1360 W.m-2 di puncak
atmosfer) pada siang hari.
W.m-2
Matahari
 Rotasi bumi ( 1.600 km/jam )
menyebabkan perbedaan waktu
di bumi (siang-malam). Satu
rotasi = 360o Bujur = 24 jam.
06/09/2016
Bogor
0
06
Lama Penyinaran
18
Matahari
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
12
10
8
6
4
Bogor
2
0
Tanggal (Februari 2000)
satuan : K, oC, o F, oR
Altitud
de (m)
Campbell Stokes
Panjang hari adalah periode ( jam )
antara matahari terbit sampai terbenam.
Panjang hari DIHITUNG dari letak
lintang dan tanggal (julian date).
06/09/2016
14
12,000
Lama penyinaran DIUKUR dengan
alat ukur (Campbell Stokes).
Lama penyinaran BUKAN panjang hari.
16
2 Pertanian
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 16
28
Kuliah V, Pengantar 0Ilmu
Lama penyinaran sangat dipengaruhi
oleh penutupan awan.
Catatan !
18
Waktu
W
kt setempat
t
t (WS) dihitung
dihit
berdasarkan
b d
k posisi
i i Bujur
B j bumi.
b i
Pukul 12.00 WS jika sudut datang cahaya matahari (zenith angle)
sama dengan nol.
Suhu Udara
Lama matahari bersinar cerah ( jam )
dalam sehari.
12
Waktu Setempat (jam)
Catatan !
Radiasi Surya (MJ/m2/hari)
 Deklinasi bumi (23.5o Lintang)
menyebabkan perbedaan panjang hari,
musim (summer & winter) dan
penerimaan
di
Kuliah V, Pengantar
Ilmu Pertanianenergi radiasi surya15
permukaan bumi.
akibat penutupan awan
500
bumi
 Bumi mengelilingi matahari (revolusi)
selama 1 tahun tiap putaran dgn
kecepatan 100.000 km/jam.
Matahari
Diukur dengan solarimeter
1 000
10,000
-40 oC
8,000
-25 oC
6 000
6,000
-99 oC
4,000
5 oC
2,000
17 oC
30 oC
0
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Suhu Udara (oC)
17
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
18
3
9/6/2016
100
RH ( % )
Catatan !
Psychrometer
RH : Relative Humidity (Kelembaban Nisbi), satuan : %
23.5 o LS
34
32
95
90
RH ( % )
30
Suhu (oC)
28
85
26
80
23.5 o LU
24
Bogor
75
Matahari
Agak kering Kering
((RH<50%))
Kutub
Selatan
22
70
Kelembaban Udara :
Lembab
((RH>70%))
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 19 20 22 23 24
Jam ( WIB )
Kutub
Utara
Hadley Cell
Hadley Cell
20
0 1 2 3
Kering
Agak kering
((RH<50%))
12,000
-40 oC
10,000
Altitu d e (m )
RH
30 o
30 o
Gurun Pasir
Gurun Pasir
Equator
Daerah Hutan Hujan Tropis
06/09/2016
InterTropicalKuliah
Convergence
one
V, Pengantar Z
Ilmu
Pertanian
19
06/09/2016
Ombrometer
Matahari
Hadley Cell
Kutub
Utara
ITCZ
-25 oC
6,000
-9 oC
4,000
5 oC
2,000
17 oC
0
30 oC
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
a. Harian
b. Bulanan
c. Tahunan
Hadley Cell
8,000
Satuan : mm
Jenis data hutan :
1. Intensitas hujan: mm/ jam
2. Curah Hujan
Curah Hujan
Kutub
Selatan
Suhu ( oC )
Suhu dan Kelembaban Udara
Suhu
makin
rendah
RH
makin
tinggi
20
Curah Hujan
: mm / hari
: mm / bulan
: mm / tahun
Hujan rata-rata (mm)
600
Jakarta (8m dpl.)
Curug (50m dpl.)
Bogor
ogo ((240m
0 dp
dpl.))
500
30
30 o
o
Gurun Pasir
Daerah Subtropika
Equator
400
Gurun Pasir
300
200
Daerah Subtropika
100
0
Daerah Hutan Hujan Tropika
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
21
06/09/2016
Pengukur CH Otomatis
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
22
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.
Kecepatan angin ( m s-1 atau km jam-1 )
N
NE
NW
W
E
SE
SW
S
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
23
06/09/2016
Anemometer
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
24
4
9/6/2016
EVAPOTRANSPIRASI
EVAPOTRANSPIRASI TANAMAN, ETc
Evapotranspirasi = Evaporasi + Transpirasi
ETc = ET0 . kc
Evaporasi:
Evaporasi:
 Meliputi perubahan keadaan air dari bentuk cair ke bentuk gas 
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.
T
Transpirasi
Transpirasi:
i
i:
 Proses perpindahan air dalam bentuk uap dari tanaman terutama
daunnya ke atmosfir.
Evapotranspirasi::
Evapotranspirasi
 Kebutuhan air tanaman, ETc adalah kedalaman air (mm) yang
dibutuhkan untuk menggantikan kehilangan air melalui
evapotranspirasi tanaman yang terbebas dari penyakit, tumbuh
pada kondisi lahan yang tidak terganggu dan berproduksi penuh
pada kondisi lingkungan tersebut. (Doorenbos dan Pruit, 1977).
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
Dimana
 ET0 = Evapotranspirasi acuan, laju evapotranspirasi
dari areal rumput hijau yang luas dengan ketinggian
seragam 8 – 15 cm,
cm sedang aktif berkembang dan
menutupi tanah secara penuh serta tidak kekurangan
air (dapat dihitung dari data iklim) dihitung dengan
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
25
Evapotranspirasi
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
26
Penggunaan Evapotranspirasi
 Menghitung kebutuhan
air tanaman
 Perencanaan irigasi
 Daerah kering
mempunyai ETp tinggi,
 Satuan mm (seperti satuan curah hujan).
 ETp dihitung dengan rumus, fungsi dari data unsur-unsur cuaca,
atau diduga menggunakan Panci Klas A, atau lisimeter.
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
27
Observasi Cuaca

Pengukuran
manual
Pengukuran
secara otomatis
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
28
 Transportasi

penerbangan, pelayaran





pewilayahan agroklimat (kesesuaian lahan/iklim )
sistem peringatan dini ( kekeringan, banjir)
serangan hama penyakit tanaman/ternak
pendugaan hasil (model simulasi)
perencanaan irigasi

pengelolaan Daerah Aliran Sungai

oseanografi


pemanasan global
pencemaran udara
 Pertanian/Peternakan
Model Hujan
Sistem peringatan dini
 Kehutanan
 Satelit
Meteorologi
 Radar Cuaca
06/09/2016
06/09/2016
Pemanfaatan Data Cuaca
 Jaringan Stasiun
Klimatologi

 Daerah lembab
mempunyai ETp lebih
rendah.
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
 Kelautan
 Lingkungan
29
06/09/2016
Kuliah V, Pengantar Ilmu Pertanian
30
5
9/6/2016
Selamat Belajar….
Belajar
Sampai Bertemu Kembali pada Kuliah
Minggu ke 5
06/09/2016
Kuliah II, Pengantar Ilmu Pertanian
31
6