Atmosfer - LMS IPB

1.
2.
3.
Bahan
Struktur
Peranan Atmosfer
Atmosfer
Meteorology for better life
2
Meteorology for better life
1 Bahan Penyusun
•
Gas ~96%volume
– Udara kering
• 99.9% Gas utama 0.01% Gas
penyerta (permanen , tidak
permanen)
• >dftr
– Udara Lembab
• di daerah Subtropika 0% - 3%
• Di daerah Tropika 4% volume /
3% berat
• Konsentrasi berubah dgn adanya
kondensasi dan penguapan
• Media transfer energi dlm siklus
hidrologi
Cairan
– Proses kondensasi uap air
(awan&hujan)  siklus hidrologi
– Terdapat pada lapisan terbawah
atmosfer (troposfer)
•
•
3
Padatan
– Partikel halus yg terangkat dari
permukaan (aerosol)
• Debu
20%
• Kristal garam
40%
• Abu
10%
• Asap
5%
• Mikro organisme 2.5%
Meteorology for better life
2 Struktur Lapisan
•
•
Gas bahan yg sangat mudah berubah volumenya -> f (energi)
Penyebaran bahan -> f (berat massa)
– Sebagian besar menyebar di lapisan dekat permukaan
– 50% massa menyebar dibawah ketinggian 5.5-5.6 km
– 99.9% massa total telah tercakup > 40 km
– Puncak atmosfer relatif sulit ditentukan
13000
12000
Kerapatan partikel (kg m-3)
11000
Tekanan udara (x 1000 mb)
10000
Ketinggian (m)
9000
8000
7000
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
0,00
4
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
Meteorology for better life
1,10
1,20
1,30
– Sifat gas yang menyebar vertikal beragam dalam hal penyerapan energi
(pancaran matahari)
– Gas yg menyerap energi(Qsw) T↑ semakin dekat sumber
– Gas yg tidak menyerap Qsw T↑ > f (jarak massa dg energi yg lebih
tinggi)
– Perubahan T dg ketinggian
• dT/dz = 0
• dT/dz > 0
• dT/dz < 0
5
Meteorology for better life
Troposfer
– Tebal lapisan 8km (kutub)
16km(tropik), rata2 12km
– Tempat penyebaran
air ←→uap air
– Lapisan dgn dinamika cuaca
– dT/dz < 0 (-6.5oC/km)
– P permukaan
1013.2 mb,ρ = 1.23 kg/m3
6
Meteorology for better life
Stratosfer
– Batas atas 12-50km dpl
– Terbagi
• Bawah 12-20km (isotermis)
• Tengah 20-35 km (inversi)
• Atas 35-50 km (inversi kuat)
7
– Tidak ada dinamika (turbulensi, sirkulasi)
– Konsentrasi gas ozon tertinggi
Meteorology for better life
Mesosfer
•
•
8
Daerah penguraian O2 menjadi atom O
dT/dz <0 (lapse)
Meteorology for better life
Termosfer/Ionosfer
9
•
Batas sulit ditentukan
•
Tinggi 100km-250km (?)
•
N2, O2 --- N, 0 (Ionisasi)
Meteorology for better life
Perubahan komposisi atmosfer
•
10
Perubahan iklim *alamiah/man made
– Letusan gn berapi (debu/aerosol)
– Peningkatan CO2/efek rumah kaca
– Kegiatan industri (pemakaian bahan bakar fossil)
– Carbon trading (kompensasi negara industri terhadap negara
berkembang)
– Penipisan lapisan ozon
Meteorology for better life
ozon
•
•
•
11
Konsentrasi di atmosfer sangat kecil (6 10-7 vol atmosfer)
Melindungi permukaan bumi dari gel UV
Sifat labil, mudah berubah krn tumbukan maupun reaksi fotokimia oleh
pancaran UV yg mempunyai fluks energi tinggi
– Penguraian oleh uv O2 → O + O
– Pembentukan O2+O+M→O3 +M ---O3+O→O2+O2+M --- O3→O2+O
Meteorology for better life
• Kadar ozon di atmosfer sangat kecil yakni hanya 6 10-7 volume total
atmosfer tetapi peranannya sangat besar untuk melindungi bumi dari
radiasi ultra violet yang berlebihan
• Gas ozon tersebar dalam wilayah ketinggian 12 – 50 km.
• Gas ozon bersifat labil, mudah terurai kembali secara mekanis
melalui tumbukan dengan partikel lainnya, maupun terurai melalui
reaksi fotokimia oleh radiasi uv yang mempunyai kerapatan fluks
yang tinggi
• Proses pembentukan dan penguraiannya mencapai kesetimbangan
hingga membentuk lapisan ozon
12
Meteorology for better life
• “Hole” hanya sebuah istilah untuk menggambarkan penipisan lapisan
ozon di stratosfer
• Pertama terdeteksi di atas Antarctica tahun 1976 yang dianggap
kerusakan dari alat pengukuran
• Setelah tahun 1985 dengan banyak riset yang membuktikan
terjadinya penipisan lapisan ozon, banyak ilmuwan sadar bahwa
mereka menghadapi masalah besar dan serius
• Mengapa ilmuwan membutuhkan waktu yg lama ?
• 2 dekade yg lalu ilmuwan tidak menduga pentingnya proses kimia
yang secara cepat menhancurkan ozon di lapisan stratosfer di atas
antartika
13
Meteorology for better life
• Setelah ilmuwan melihat fluktuasi yang sangat besar dan dramatis
meteka masih berasumsi bahwa terjadi kerusakan pada alat
pengukuran
• Selain itu ilmuwan masih menduga apa yg terjadi adalah sebuah
proses alamiah seperti akibat aktivitas sunspot atau erupsi volkanik
• Ilmuwan belum berfikir bahwa chlorine adalah penyebab utama dan
konsentrasi chlorine stratosphere terbesar berasal dari aktivitas
manusia
– Sumber utama adalah bahan kimia (chemical) yang dikenal
sebagai chlorofluorocarbons (CFCs)
14
Meteorology for better life
• chlorine merupakan bahan kimia yang stabil secara kimia, low toxicity,
sehingga digunakan sejak tahun 1960-an sebagai refrigerants, aerosol
spray dan untuk membuat styrofoam
• Konsentrasi chlorine di stratosfer meningkat pesat sbb:
– 100 parts per trillion (ppt) CFC-12 tahun 1960an
– 200 ppt tahun 1975,
– 400 ppt tahun 1987
– 750 ppt of CFC-11 dan
CFC-12 tahun 1990
15
Meteorology for better life
16
Meteorology for better life
1.
2.
3.
4.
5.
•
17
Radiasi UV memecah atom chlorine dari molekul CFC
Atom chlorine menghancurkan molekul ozon dengan
memecahnya dan mengambil satu atom oksigen
Hasil dari proses di atas adalah molekul oksigen (O2) dan molekul
chlorine monoxide molecule (ClO).
Selanjutnya molekul chlorine monoxide (ClO) di pecah oleh atom
oksigen bebas yang menyebabkan terlepasnya atom chlorine dan
terbentuknya molekul oksigen
Atom chlorine kemudian menjadi bebas dan menghancurkan
molekul ozon lain
Satu atom chlorine atom dapat mengulangi proses penghancuran
ini ribuan kali
Meteorology for better life
18
•
Sejak 1974 ilmuwan yakin bahwa chlorine dapat menghancurkan ozone,
tetapi belum ada yang menduga prosesnya berlangsung sangat cepat
•
Sejarah ozone hole bermula di Halley Bay, saat ilmuwan Inggris melakukan
pengukuran ozon di atmosfer sejak 1957.
•
Tahun 1976 mereka mendeteksi adanya penurunan 10% level ozone selama
September, October, and November (the Antarctic spring)
•
Walaupun sejak lama konsentrasi ozon bervariasi menurut musim, para
ilmuwan masih tidak terlalu khawatir walaupun saat spring menurun sangat
tajam
Meteorology for better life
19
•
Pada tahun 1983 pengukuran
mencatat konsentrasi terendah 
ilmuwan sadar bahwa terjadi
sesuatu di lapisan ozon
•
Kemudian data pengukuran
menunjukkan bahwa penurunan
konsentrasi terjadi selama tujuh
dari delapan tahun terakhir
Meteorology for better life
20
Meteorology for better life
• Pengendapan ozon
– Gas yang lebih berat O3 mengendap pd lapisan yg lebih rendah (15-35 km)
– Letak pembentukan=penguraian ozon pd 40 km
– Konsentrasi tertinggi pd 20-30 km >ozonosfer
– Max 0.2 ppm pd ketinggian 22.5 km
– Kesetimbangan penyebaran ozon ditentukan oleh besaran energi UV
21
Meteorology for better life
•
•
•
•
22
Sumber gas dan air (presipitasi)
Penahan energi pancaran surya yang
merusak organ tubuh makhluk hidup
Penyangga/buffer energi
Pengatur kelestarian mekanisme cuaca/iklim
Meteorology for better life
•Seseorang
yang belum beraklimatisasi akan kekurangan O2 hingga dapat pingsan( +
5100 m dpl).
•Pemukiman
permanen yang tertinggi ( + 5300 m.dpl).
•Tempat
tertinggi dimana orang yang
sudah beraklimatisasi pun hanya
mampu bertahan beberapa jam bernafas
•di
udara bebas tanpa tabung O2
(  8500 m.dpl) Mt. Everest : 8882 m.
•Ketinggian
maksimum dimana manusia
masih dapat menghirup O2 murni
23
Meteorology for better life
Departemen Geofisika dan Meteotologi,
Gedung FMIPA Wing 19 Level 4
Kampus IPB Darmaga, Bogor – Indonesia
0251-8623850 - http://geomet.ipb.ac.id
Terima Kasih
Meteorology for better life