kuliah dasklim atm

II. ATMOSFER
Pengertian Atmosfer
Atmosfer adalah campuran dari berbagai macam gas, uap air
dan partikel padat yang melayang-layang yang menyelimuti PB.
Partikel padat yang melayang-layang di atmosfer ini disebut aerosol,
dapat berupa debu, serbuk sari tanaman dan mikroorganisme.
Komposisi Atmosfer
Pada lapisan ATM terkandung berbagai macam gas
Berdasarkan volumenya, maka jenis gas yang paling banyak terkandung
adalah Nitrogen (N2) = 78,08%; Oksigen (O2) = 20,95%;
Argon (Ag) = 0,93% dan Carbon dioksida (CO2) = 0,03%.
Berbagai jenis gas juga terkandung pada lap. ATM tetapi dalam
konsentrasi yang jauh lebih rendah, misalnya Neon (Ne), Helium (He),
krypton (Kr), hydrogen (H2), Xenon (Xe), Ozon (O3), Metan (CH4) dan uap air.
Diantara gas-gas yang terkandung pada lap. ATM tsb,
CO2 dan uap air terkandung dalam konsentrasi yang bervariasi dari
tempat ke tempat dan dari waktu ke waktu untuk uap air.
Pembakaran bahan bakar fosil yang berlangsung pada berbagai
kegiatan industri dan kendaraan bermotor telah menyebabkan
peningkatan konsentrasi CO2 di ATM.
SO2, NO2, CO & O3 : gas pencemar yg mengganggu kesehatan
Gas-2 di ATM : 1. Stabil : N2, O2, C, Ne, Cr, Xe dan He
2. Labil : CO2, CO, O3, NO2, SO2 dan H2S
O3 (Ozon) : - pd ketinggian > 10 km bermanfaat bagi kehidupan
sbg penyerap uv → mengurangi resiko kanker kulit &
pemanasan yg berlebihan.
- dekat dg PB → mengganggu kesehatan
- terbentuk dr reaksi kimia antara NO dg senyawa volatil
jika ada O2 dan cahaya
Gaya gravitasi yang menyebabkan sebagian besar
gas-gas dan aerosol berada dekat dengan PB.
Kerapatan udara (berarti juga tekanan udara) akan menurun
dengan semakin bertambahnya ketinggian tempat.
Separuh dari massa atmosfer berada antara PB spi pd ketinggian 5,6 km.
Pada lapisan ATM yang paling tinggi (> 1000 km), gas yang dominan
adalah Hidrogen dan Helium, bukan Nitrogen dan Oksigen.
FUNGSI ATM :
1. SEBAGAI STABILISATOR UNSUR-UNSUR CUACA
a. Sebagai pemantul radiasi yg akan masuk ke PB
b. Sebagai penyerap radiasi yg akan masuk ke PB
2. MENGURANGI PELEPASAN ENERGI DR PB.
3. MENDISTRIBUSIKAN AIR KE BERBAGAI WIL DI PB.
4. MENYEDIAKAN O2, CO2 DAN N2 UNTUK KEHIDUPAN
FUNGSI ATMOSFER
1. Sebagai Stabilisator Unsur-unsur Cuaca :
a. Sebagai pemantul sinar yang akan masuk ke PB
Suatu cahaya yang mengenai suatu permukaan apakah permukaan
tanah, air, tanaman maupun udara, maka sebagian cahaya yang datang
tersebut dipantulkan kembali ke luar ATM.
Kemampuan suatu permukaan ATM dalam memantulkan cahaya
sangat dipengaruhi oleh warna permukaan. Bila permukaan berwarna
putih, yaitu bila komponen ATM yang dominan pada saat itu uap air,
maka kemampuan untuk memantulkan cahaya relatif lebih besar.
Sehingga apabila bagian dari cahaya yang spi di permukaan ATM
banyak yang dipantulkan,→ bagian yang diserap atau ditransmisikan
lebih rendah
b. Sebagai penyerap radiasi yang akan masuk ke PB
Bbrp gas yang tdp di ATM mpy peranan sbg penyerap SM.
Gas Nitrogen, Oksigen dan Ozon berperan sbg penyerap UV,
shg dengan adanya ATM, sinar UV yang spi ke PB > sedikit.
(± 9%).
Sedikitnya UV yang spi ke PB erat kaitannya dg besarnya
konsentrasi gas penyerapnya, yaitu Nitrogen (78,08%),
Oksigen (20,95%).
Selain gas-gas tersebut, masih banyak gas-gas lain yang
berperan sbg penyerap SM : CO, CO2 dan uap air
yang berfungsi sbg penyerap sinar IR,→
sinar IR yang spi ke PB juga berkurang ( ±46%).
2. Mengurangi Pelepasan Energi dari Permukaan Bumi
Keberadaan kumpulan gas-gas, uap air dan partikulat di ATM
disamping sebagai filter RM yg spi ke PB, juga berperan sbg
penghambat terjadinya pelepasan energi dari PB secara berlebihan.
Jika tidak ada ATM, → proses pelepasan energi dr PB (reradiasi)
akan sangat besar, shg fluktuasi suhu sangat tinggi, → t siang ±93º C
karena pada waktu siang hari energi yang sampai ke PB sangat tinggi
karena tidak ada atmosfer yang menghalangi sinar yang masuk
pada malam hari : pelepasan energi berlangsung sangat banyak →
suhu akan sangat rendah, t malam ± - 184º C.
Adanya atmosfer akan menghambat laju pelepasan energi
serta memantulkan kembali radiasi yang dilepas oleh bumi,
sehingga pada malam hari di permukaan bumi terasa lebih hangat.
3. Mendistribusikan Air ke Berbagai Wilayah di Permukaan Bumi
Peran penting ATM lainnya adalah dalam mendistribusikan air
antar wilayah di PB. Peran perndistribusiaan air oleh ATM dapat
dilihat pada siklus hidrologi.
Tanpa adanya ATM yang mampu menampung uap air, maka
seluruh air pada PB akan mengumpul pada tempat-tempat yang
paling rendah. Sungai-sungai akan kering, seluruh air tanah akan
merembes ke laut. Air hanya akan mengumpul di laut atau samudra.
Dengan adanya lap. ATM yang mampu menampung uap air
hasil proses evaporasi, transpirasi atau evapotrasnpirasi, → air
(dalam bentuk uap) dapat diangkut ke berbagai tempat di muka bumi.
Pendistribusian air oleh ATM ini membuka peluang bagi makluk
hidup untuk tumbuh dan berkembang di seluruh PB jika syarat tumbuh
lainnya terpenuhi.
4. Menyediakan O2, CO2 dan N2 sebagai Sumber Kehidupan
Organisme di Permukaan Bumi
Makluk hidup butuh Oksigen untuk pernafasan (respirasi)
agar dihasilkan cukup energi untuk menunjang aktivitas dan
Pertumbuhannya
Tumbuhan juga membutuhkan CO2 sebagai bahan baku untuk sintesis
karbohidrat, melalui fotosintesis. Kebutuhan tumbuhan akan CO2 juga
dapat diperoleh dari ATM. Karbohidrat yang dihasilkan tumbuhan
inilah yang kemudian dikonsumsi oleh makluk hidup lainnya,
sebagaimana yang dikenal dalam rantai makanan.
Disamping itu N2 yang dibutuhkan dalam sintesa protein juga dapat
diperoleh dari ATM.
LAPISAN ATMOSFER
1. TROPOSFER
mrp lapisan yang paling bawah, berada antara PB spi pd
ketinggian 8 km pada posisi kutub dan 18 – 19 km pada equator.
Pada lapisan ini suhu akan menurun dengan ber + ketinggian
tempat (Lapse rate suhu).
- Suhu pada lap. troposfer terrendah – 55º C dan tertinggi 25 ºC.
Perubahan tekanan udara berkisar dari 1030 mb sampai 100 mb.
Lapisan troposfer dianggap lap. paling penting karena :
- berhubungan langsung dengan PB yang merupakan habitat dari
berbagai jenis makluk hidup (lap. Biosfer)
- sebagian besar dinamika iklim berlangsung pada lapisan ini
- lebih dari 95% gas-gas, uap air maupun partikulat terutama gas N2
seluruhnya ada pada lapisan ini dan sebagian besar O2 dan > 90%
uap air berada di lap. ini → awan dan hujan sangat dominan.
2. TROPOPOUSE
• di atas troposfer, terletak pada ketinggian18 – 21 km dr PB,
mrp. Lap. transisi antara troposfer dg stratosfer.
suhu lebih rendah dan relative konstan dibanding pada lap
troposfer, ± - 60 sampai - 80ºC walaupun ketinggiannya bertambah.
• Pada lapisan ini gas yang paling dominan adalah O2,
sebagian uap air dan partikulat.
• Suhu yang sangat rendah pada tropopause ini→ uap air tidak
dapat menembus ke lapisan atmosfer yang lebih tinggi, karena
uap air akan segera mengalami kondensasi sebelum mencapai
Tropopause.
3. STRATOSFER
• Stratosfer adalah lap. ATM yang mpy peranan penting
dalam perlindungan bumi thd. radiasi UV, karena pada lap. Ini
komposisi O3 paling dominan & gas O3 mpy. peranan penting
dalam menyerap sinar UV.
• Stratosfer terletak pada ketinggian antara 19 – 48 km dari PB.
• Suhu pada lapisan ini memperlihatkan gejala INVERSI SUHU
(inverse), yaitu suhu akan meningkat dengan ber + ketinggian.
•
Suhu berkisar antara – 60 ºC sampai 0 º C
• Terjadinya gejala inversi disebabkan oleh keberadaan O3
terutama pada ketinggian 35 – 48 km.
•
Lapisan stratosfer tidak mengandung uap air, lapisan ini hanya
mengandung udara kering.
4. STRATOPOUSE
• Merupakan lapisan transisi antara stratofer dan mesosfer,
terletak pada ketinggian 48 – 52 km dari PB dengan ciri
specifiknya adalah suhu udara berkisar 0 – 5º C dan
relative konstaN walaupun ketinggiannya meningkat.
• Gas yang masih banyak ditemukan pada lap. ini adalah Helium
sedangkan O2 dan uap air sangat jarang ditemukan.
5. MESOSFER
• Di atas stratopause terdapat lapisan Mesosfer.
• Suhu pada lapisan ini akan menurun dengan bertambahnya
ketinggian, sebagaimana yang terjadi pada troposfer.
• Suhu terendah terukur pada ketinggian 80 – 100 km,
yang mrp. batas dengan lapisan atmosfer berikutnya,
yaitu termosfer.
• Kisaran suhu pada lapisan ini 0 sampai – 90º C.
• Gas yang masih ditemukan pada lapisan ini adalah Hidrogen
walaupun jumlahnya sangat sedikit.
6. MESOPOUSE
• Adalah lapisan ATM yg merupakan lap. Transisi
antara mesosfer dengan lapisan termosfer atau ionosfer yang
terletak pada ketinggian 100 – 110 km di atas PB
• Suhu rata-rata – 90º C yang relatif konstan.
7.TERMOSFER ATAU IONOSFER
• Berada di atas mesopause spi pada ketinggian 650 km.
• Pada lapisan ini gas-gas akan mengalami ionisasi.
→ lapisan ionosfer.
• Molekul O2 akan terpecah menjadi oksigen atomic.
• Proses pemecahan oksigen (dan gas-gas atmosfer lainya)
akan menghasilkan panas yang menyebabkan naiknya suhu
pada lapisan ini.
EFEK RUMAH KACA
ERK atau greenhouse effect mrp istilah yang pada awalnya berasal dari
pengalaman para petani di daerah yang beriklim sedang (sub tropis) yang
menanam sayur-sayuran dan biji-bijian di dalam rumah kaca.
Pengalaman mereka menunjukkan bahwa pada siang hari pada waktu
cuaca cerah, meskipun tanpa alat pemanas, suhu di dalam rumah kaca
lebih tinggi dibanding suhu di luar rumah kaca.
Hal tsb terjadi karena sinar matahari yang menembus kaca
dipantulkan kembali oleh tanaman/tanah di dalam rumah kaca sebagai
sinar infra merah yg berupa panas. Sinar tsb tidak dapat keluar ruangan
rumah kaca sehingga udara di dalam runah kaca suhunya naik dan
panas yg dihasilkan terperangkap di dalam rumah kaca dan tidak tercampur
dengan udara diluar rumah kaca.
ERK di atmosfer
RM yang sampai ke bumi (setelah melalui penyerapan
oleh berbagai gas di atmosfer) sebagian dipantulkan dan sebagian
diserap oleh bumi. Bagian yg diserap akan dipancarkan lagi oleh bumi
sebagai sinar infra merah yg panas. Sinar infra merah tsb di atmosfer
akan diserap oleh gas-2 rumah kaca seperti uap air dan CO2 sehingga
terlepas ke luar angkasa dan menyebabkan panas terperangkap
di troposfer dan mengakibatkan peningkatan suhu di lapisan troposfer
dan di bumi. Hal ini yg menyebabkan terjadinya ERK di bumi.
Mekanisme Terjadinya ERK
ATM adalah lap. dr berbagai macam gas yg menyelimuti PB.
Ketika pancaran/radiasi dr Matahari yg berupa sinar tampak atau
gelombang pendek memasuki ATM,
sebagian dr sinar tsb direfleksikan kembali oleh awan-2 & debu-2
yg tdp di angkasa & sebagian lainnya diteruskan ke PB.
Dari radiasi yg langsung menuju PB,
sebagian diserap oleh PB,
tetapi sebagian lainnya “dipantulkan” kembali ke angkasa oleh
es, salju, air & permukaan reflektif bumi lainnya.
Sinar tampak adalah gel pendek, setelah dipantulkan kembali oleh PB
berubah → sinar IR (berupa energi panas).
Sebagian dari IR tsb tdk dpt menembus kembali /lolos ke luar angkasa,
karena gas-2 yg ada di ATM sudah terganggukomposisinya, → energi
panas yg seharusnya lepas ke angkasa (stratosfer) terpancar kembali ke
PB (stratosfer) atau adanya energi panas tambahan lagi ke PB.
GAS – GAS RUMAH KACA :
Gas-gas rumah kaca (Greenhouse gases) adalah gas-2
yg menyebabkan terjadinya ERK :
uap air (H2O),
karbon dioksida (CO2),
metana (CH4), ozon (O3),
dinitrogen oksida (N2O)
Clorofluorocarbon (CFC).
Gas-2 rumah kaca dapat terbentuk secara alami maupun sebagai
akibat pencemaran.
Gas rumah kaca di ATM menyerap sinar IR yang dipantulkan
oleh bumi.
Peningkatan gas rumah kaca akan meningkatkan ERK yg
dapat menyebabkan terjadinya pemanasan global.
1. UAP AIR
Bersifat tidak terlihat & mrp penyumbang terbesarbagi ERK.
Jumlah uap air di atmosfer berada di luar kendali manusia
dan dipengaruhi terutama oleh suhu global.
Jika bumi menjadi lebih hangat, jumlah uap air di ATM akan
meningkat karena naiknya laju penguapan → meningkatkan
ERK dan mendorong pemanasan global.
2. KARBON DIOKSIDA
Adalah GRK terpenting penyebab pemanasan global
yang banyak ditimbun di ATM karena kegiatan manusia.
Sumbangan utama manusia terhadap jumlah CO2 di ATM
berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, yaitu minyak bumi,
batu bara dan gas bumi.
Penggundulan hutan serta perluasan wilayah pertanian juga
meningkatkan jumlah CO2 di ATM.
3. METANA (CH4)
Dihasilkan secara alami ketika jenis-2 mikroorganisma
tertentu menguraikan bahan organik pada kondisi anaerob.
Gas ini juga dihasilkan secara alami pada saat pembusukan
biomasa dirawa-rawa → disebut juga gas rawa.
Metana mudah terbakar dan menghasilkan CO2 sebagai
hasil sampingan.
Sawah mrp kondisi ideal bagi pembentukkan metana,
dimana tangkai padi bertindak sbg saluran metana ke ATM.
4. OZON (O3)
Adalah GRK alami yang tdp di ATM (troposfer & stratosfer).
Di troposfer, O3 mrp zat pencemar hasil sampingan yg
terbentuk ketika SM bereaksi dengan gas buang
kendaraan bermotor.
5. DINITROGEN OKSIDA (N2O)
Mrp GRK yg terdapat secara almi di ATM.
Diduga bersumber dari kegiatan m.o di dalam tanah.
Pemakaian pupuk N juga meningkatkan jumlah gas ini
di ATM & juga dihasilkan dalam jumlah kecil oleh
pembakaran bahan bakar fosil.
6. CHLOROFLUOROCARBON (CFC)
Mrp sekelompok gas buatan & mpy sifat tidak beracun,
tidak mudah terbakar dan amat stabil shg dapat digunakan
dlm berbagai peralatan terutama setelah perang dunia II.
CFC yang paling banyak digunakan mpy nama dagang Freon.
Dua jenis CFC yang paling banyak digunakan : CFC R-11 &
CFC R-12, yg digunakan dlm proses mengembangkan busa,
dalam peralatan pendingin ruangan dan lemari es.