CUACA DAN IKLIM Setelah membaca kegiatan belajar ini, Anda diharapkan dapat: 1. menganalisis dinamika unsur-unsur cuaca dan iklim (penyinaran, suhu, angin, awan, kelembaban, curah hujan); dan

 2. melakukan percobaan dalam mengukur suhu. Apakah Anda bisa membedakan antara cuaca dengan iklim? Untuk mengetahuinya cobalah Anda simak pernyataan ini “Hari ini sangat cerah”, dan “Bulan bulan belakangan ini tidak tampak turun hujan, sehingga dimana-mana terjadi kekeringan”. Nah bisakah Anda membedakan pernyataan tersebut? Pernyataan yang pertama menunjukkan saat itu juga, waktunya sangat singkat. Dan saya percaya Anda pasti bisa menjawab bahwa pernyataan pertama adalah menunjukkan “cuaca” dan pernyataan yang kedua, karena waktunya sangat lama/panjang, hal itu menunjukkan “iklim”. Benarkah demikian? Untuk mengetahuinya marilah kita bahas bersama-sama tentang cuaca dan iklim serta unsur-unsurnya.

 A. Pengertian 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 berbeda-beda untuk setiap tempat serta setiap jamnya. Di Indonesia keadaan cuaca selalu diumumkan untuk jangka waktu sekitar 24 jam melalui 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). 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. Matahari adalah kendali iklim yang sangat penting dan sumber energi di bumi yang menimbulkan gerak udara dan arus laut. Kendali iklim yang lain, misalnya distribusi darat dan air, tekanan tinggi dan rendah, massa udara, pegunungan, arus laut dan badai. 11 Perlu Anda ketahui bahwa ilmu yang mempelajari tentang iklim disebut Klimatologi, sedangkan ilmu yang mempelajari tentang keadaan cuaca disebut Meteorologi. B. Unsur-Unsur Cuaca dan Iklim Ada beberapa unsur yang mempengaruhi cuaca dan iklim, yaitu suhu udara, tekanan udara, kelembaban udara dan curah hujan. 1. Suhu Udara Suhu udara adalah keadaan panas atau dinginnya udara. Alat untuk mengukur suhu udara atau derajat panas disebut thermometer. Biasanya pengukuran dinyatakan dalam skala Celcius (C), Reamur (R), dan Fahrenheit (F). Suhu udara tertinggi di muka bumi adalah di daerah tropis (sekitar ekuator) dan makin ke kutub, makin dingin. Di lain pihak, pada waktu kita mendaki gunung, suhu udara terasa dingin jika ketinggian bertambah. Kita sudah mengetahui bahwa tiap kenaikan bertambah 100 meter, suhu udara berkurang (turun) rata-rata 0,6o C. Penurunan suhu semacam ini disebut gradient temperatur vertikal atau lapse rate. Pada udara kering, besar lapse rate adalah 1o C. Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu udara suatu daerah adalah: a. Lama penyinaran matahari. b. Sudut datang sinar matahari. c. Relief permukaan bumi. d. Banyak sedikitnya awan. e. Perbedaan letak lintang. Untuk mengetahui temperatur rata-rata suatu tempat digunakan rumus: Tx = To – 0,6 x 100h Keterangan: Tx = temperatur rata rata suatu tempat (x) yang dicari To = temperatur suatu tempat yang sudah diketahui h = tinggi tempat (x) 12 Contoh: Temperatur permukaan laut = 27o C. Kota X tingginya 1500 m (di Indonesia). Tanya: Berapa temperatur rata rata kota X? Jawab: Tx = To – 0,6 x 100h = 27o – 0,6 x 1500100 = 27o – 0,6 x 15 = 27o – 9o = 18o C Matahari merupakan sumber panas. Pemanasan udara dapat terjadi melalui dua proses pemanasan, yaitu pemanasan langsung dan pemanasan tidak langsung. a. Pemanasan secara langsung Pemanasan secara langsung dapat terjadi melalui beberapa proses sebagai berikut: 1) Proses absorbsi adalah penyerapan unsur-unsur radiasi matahari, misalnya sinar gama, sinar-X, dan ultra-violet. Unsur unsur yang menyerap radiasi matahari tersebut adalah oksigen, nitrogen, ozon, hidrogen, dan debu. 2) Proses refleksi adalah pemanasan matahari terhadap udara tetapi dipantulkan kembali ke angkasa oleh butir-butir air (H2O), awan, dan partikel-partikel lain di atmosfer. 3) Proses difusi Sinar matahari mengalami difusi berupa sinar gelombang pendek biru dan lembayung berhamburan ke segala arah. Proses ini menyebabkan langit berwarna biru. b. Pemanasan tidak langsung Pemanasan tidak langsung dapat terjadi dengan cara-cara berikut: 1) Konduksi adalah pemberian panas oleh matahari pada lapisan udara bagian bawah kemudian lapisan udara tersebut memberikan panas pada lapisan udara di atasnya. 2) Konveksi adalah pemberian panas oleh gerak udara vertikal ke atas. 3) Adveksi adalah pemberian panas oleh gerak udara yang horizontal (mendatar). 13 4) Turbulensi adalah pemberian panas oleh gerak udara yang tidak teratur dan berputar-putar ke atas tetapi ada sebagian panas yang dipantulkan kembali ke atmosfer. Untuk lebih jelasnya, perhatikan gambar 4 berikut. Matahari MATAHARI 3% diserap oleh ozon 25% dipantulkan awan 19% diserap oleh debu dan gas 8% dipantulkan dari permukaan bumi 45% diserap bumi Gambar 4. Pengaruh atmosfer terhadap energi panas matahari. (Konsep Dasar Indraja dan Pengolahan Citra, Bakosurtanal, 1995) Di Indonesia, keadaan suhu udara relatif bervariasi. Data rata-rata suhu udara di beberapa kota di Indonesia, dapat Anda lihat pada tabel 2. Tabel 2. Rata-rata suhu udara di beberapa kota di Indonesia. No. Nama Kota Rata-rata Suhu (oC) 1 Pontianak 27 2 Surabaya 27 3 Jakarta 26,3 4 Ujung Pandang 25,8 5 Palembang 25,9 6 Banjarmasin 26,1 7 Bandung 22,0 Rata-rata suhu tahunan, di Indonesia sekitar 26,8o C. Dalam peta, daerah daerah yang suhu udaranya sama dihubungkan dengan garis isotherm. 14 2. Tekanan Udara Kepadatan udara tidak sepadat tanah dan air. Namun udarapun mempunyai berat dan tekanan. Besar atau kecilnya tekanan udara, dapat diukur dengan menggunakan barometer. Orang pertama yang mengukur tekanan udara adalah Torri Celli (1643). Alat yang digunakannya adalah barometer raksa. Tekanan udara menunjukkan tenaga yang bekerja untuk menggerakkan masa udara dalam setiap satuan luas tertentu. Tekanan udara semakin rendah apabila semakin tinggi dari permukaan laut. Satuan ukuran tekanan udara adalah milibar (mb). 3 1 mb = 4 mm tekanan air raksa (t.a.r) atau 1.013 mb = 76 cm t.a.r. = 1 atmosfer Garis pada peta yang menghubungkan tempat-tempat yang sama tekanan udaranya disebut isobar. Bidang isobar ialah bidang yang tiap-tiap titiknya mempunyai tekanan udara sama. Jadi perbedaan suhu akan menyebabkan perbedaan tekanan udara. Daerah yang banyak menerima panas matahari, udaranya akan mengembang dan naik. Oleh karena itu, daerah tersebut bertekanan udara rendah. Ditempat lain terdapat tekanan udara tinggi sehingga terjadilah gerakan udara dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan udara rendah. Gerakan udara tersebut dinamakan angin. ANGIN Angin adalah udara yang bergerak. Ada tiga hal penting yang menyangkut sifat angin yaitu: • Kekuatan angin • Arah angin • Kecepatan angin a. Kekuatan Angin Menurut hukum Stevenson, kekuatan angin berbanding lurus dengan gradient barometriknya. Gradient baromatrik ialah angka yang menunjukkan perbedaan tekanan udara dari dua isobar pada tiap jarak 15 meridian (111 km). 1000 mb A P 80 km 150 km B Q 900 mb Gambar 5. Kekuatan angin A dan P terletak pada isobar 1000 mb. B dan Q pada isobar 990 mb. Jarak AB = 80 km, Jarak PQ = 150 km. 15 Gradient A – B = 10 : 11180 x 1 mb = 10 x 11180 x 1 mb = 13,875 mb Gradient P – Q = 10 : 150111 x 1 mb = 10 x 150111 x 1mb = 7,4 mb Jadi angin yang bertiup dari A ke B lebih kuat daripada angin yang bertiup dari P ke Q. b. Arah Angin Satuan yang digunakan untuk besaran arah angin biasanya adalah derajat. 1 derajat untuk angin arah dari Utara. 90 derajat untuk angin arah dari Timur. 180 derajat untuk angin arah dari Selatan. 270 derajat untuk angin arah dari Barat. Angin menunjukkan dari mana datangnya angin dan bukan ke mana angin itu bergerak. Menurut hukum Buys Ballot, udara bergerak dari daerah yang bertekanan tinggi (maksimum) ke daerah bertekanan rendah (minimum), di belahan bumi utara berbelok ke kanan sedangkan di belahan bumi selatan berbelok ke kiri. Arah angin dipengaruhi oleh tiga faktor: 1) Gradient barometrik 2) Rotasi bumi 3) Kekuatan yang menahan (rintangan) Makin besar gradient barometrik, makin besar pula kekuatannya. Angin yang besar kekuatannya makin sulit berbelok arah. Rotasi bumi, dengan bentuk bumi yang bulat, menyebabkan pembelokan arah angin. Pembelokan angin di ekuator sama dengan 0 (nol). Makin ke arah kutub pembelokannya makin besar. Pembelokan angin yang mencapai 90o sehingga sejajar dengan garis isobar disebut angin geotropik. Hal ini banyak terjadi di daerah beriklim sedang di atas samudra. Kekuatan yang menahan dapat membelokan arah angin. Sebagai contoh, pada saat melalui gunung, angin akan berbelok ke arah kiri, ke kanan atau ke atas. 16 c. Kecepatan angin Atmosfer ikut berotasi dengan bumi. Molekul-molekul udara mempunyai kecepatan gerak ke arah timur, sesuai dengan arah rotasi bumi. Kecepatan gerak tersebut disebut kecepatan linier. Bentuk bumi yng bulat ini menyebabkan kecepatan linier makin kecil jika makin dekat ke arah kutub. Lihat tabel 3. Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin disebut anemometer. Tabel 3. Hubungan antara lintang tempat dan kecepatan linier. Lintang tempat Kecepatan linier 0o(ekuator) 461 meter/detik 30o 402 meter/detik 60o 232 meter/detik 90o(kutub) 0 meter/detik Sistem Angin 1) Angin Passat Angin passat adalah angin bertiup tetap sepanjang tahun dari daerah subtropik menuju ke daerah ekuator (khatulistiwa). Lihat gambar 6: a) Angin Passat Timur Laut bertiup di belahan bumi Utara. b) Angin Passat Tenggara bertiup di belahan bumi Selatan. Di sekitar khatulistiwa, kedua angin passat ini bertemu. Karena temperatur di daerah tropis selalu tinggi, maka massa udara tersebut dipaksa naik secara vertikal (konveksi). Daerah pertemuan kedua angin passat tersebut dinamakan Daerah Konvergensi Antar Tropik (DKAT). DKAT ditandai dengan temperatur yang selalu tinggi. Akibat kenaikan massa udara ini, wilayah DKAT terbebas dari adanya angin topan. Akibatnya daerah ini dinamakan daerah doldrum (wilayah tenang). 2) Angin Anti Passat Udara di atas daerah ekuator yang mengalir ke daerah kutub dan turun di daerah maksimum subtropik merupakan angin Anti Passat. Di belahan bumi Utara disebut Angin Anti Passat Barat Daya dan di belahan bumi Selatan disebut Angin Anti Passat Barat Laut. Pada daerah sekitar lintang 20o - 30o LU dan LS, angin anti passat kembali turun secara vertikal sebagai angin yang kering. Angin kering ini menyerap uap air di udara dan permukaan daratan. Akibatnya, terbentuk gurun di muka bumi, misalnya gurun di Saudi Arabia, Gurun Sahara (Afrika), dan gurun di Australia. 17 Di daerah Subtropik (30o – 40o LU/LS) terdapat daerah “teduh subtropik” yang udaranya tenang, turun dari atas, dan tidak ada angin. Sedangkan di daerah ekuator antara 10o LU – 10o LS terdapat juga daerah tenang yang disebut daerah “teduh ekuator” atau “daerah doldrum” Konveksi Konveksi Maksimum kutub 60o Front kutub Maksimum sedang 30o Maksimum subtropik Pasat Timur Laut 0o Konveksi Konveksi Agin Minimum ekuator (doldrum) Pasat Tenggara Minimum subtropik Front kutub Minimum sedang Konveksi Konveksi Gambar 6. Sirkulasi Angin. 3) Angin Barat Sebagian udara yang berasal dari daerah maksimum subtropis Utara dan Selatan mengalir ke daerah sedang Utara dan daerah sedang Selatan sebagai angin Barat. Pengaruh angin Barat di belahan bumi Utara tidak begitu terasa karena hambatan dari benua. Di belahan bumi Selatan pengaruh angin Barat ini sangat besar, tertama pada daerah lintang 60o LS. Di sini bertiup angin Barat yang sangat kencang yang oleh pelaut-pelaut disebut roaring forties. 4) Angin Timur Di daerah Kutub Utara dan Kutub Selatan bumi terdapat daerah dengan tekanan udara maksimum. Dari daerah ini mengalirlah angin ke daerah minimum subpolar (60o LU/LS). Angin ini disebut angin Timur. Angin timur ini bersifat dingin karena berasal dari daerah kutub. 5) Angin Muson (Monsun) Angin muson ialah angin yang berganti arah secara berlawanan setiap setengah tahun. Umumnya pada setengah tahun pertama bertiup angin darat yang kering dan setengah tahun berikutnya bertiup angin laut yang basah. 18 Pada bulan Oktober – April, matahari berada pada belahan langit Selatan, sehingga benua Australia lebih banyak memperoleh pemanasan matahari dari benua Asia. Akibatnya di Australia terdapat pusat tekanan udara rendah (depresi) sedangkan di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi (kompresi). Keadaan ini menyebabkan arus angin dari benua Asia ke benua Australia. Di Indonesia angin ini merupakan angin musim Timur Laut di belahan bumi Utara dan angin musim Barat di belahan bumi Selatan. Oleh karena angin ini melewati Samudra Pasifik dan Samudra Hindia maka banyak membawa uap air, sehingga pada umumnya di Indonesia terjadi musim penghujan. Musim penghujan meliputi hampir seluruh wilayah Indonesia, hanya saja persebarannya tidak merata. Makin ke Timur curah hujan makin berkurang karena kandungan uap airnya makin sedikit. Pada bulan April – Oktober, matahari berada di belahan langit Utara, sehingga benua Asia lebih panas daripada benua Australia. Akibatnya, di Asia terdapat pusat-pusat tekanan udara rendah, sedangkan di Australia terdapat pusat-pusat tekanan udara tinggi yang menyebabkan terjadinya angin dari Australia menuju Asia. Di Musim + dingin Tekanan tinggi Ekuator Indonesia, terjadi angin musim timur di belahan bumi Selatan dan angin musim barat daya di belahan bumi Utara. Oleh karena tidak melewati lautan yang luas maka Tekanan Keterangan: rendah arah angin barat arah angin timur 0 1000 2000 km Gambar 7. Arah angin musim barat dan angin musim timur di Indonesia. angin tidak banyak mengandung uap air oleh karena itu pada umumnya di Indonesia terjadi musim kemarau, kecuali pantai barat Sumatera, Sulawesi Tenggara, dan pantai Selatan Irian Jaya. Lihat gambar 7. Antara kedua musim tersebut ada musim yang disebut Musim Pancaroba (Peralihan), yaitu: Musim Kemareng yang merupakan peralihan dari musim penghujan ke musim kemarau, dan Musim Labuh yang merupakan peralihan musim kemarau ke musim penghujan. 19 Adapun ciri-ciri musim pancaroba yaitu: Udara terasa panas, arah angin tidak teratur dan terjadi hujan secara tiba-tiba dalam waktu singkat dan lebat. Angin Lokal Di samping angin musim, di Indonesia juga terdapat angin lokal (setempat) yaitu sebagai berikut: 1. Angin darat dan angin laut Angin ini terjadi di daerah pantai. Pada siang hari daratan lebih cepat menerima panas dibandingkan dengan lautan. Angin bertiup dari laut ke darat, disebut angin laut. Sebaliknya, pada malam hari daratan lebih cepat melepaskan panas dibandingkan dengan lautan. Daratan bertekanan maksimum dan lautan bertekanan minimum. Angin bertiup dari darat ke laut, disebut angin darat. Lihat gambar 8. SIANG MATAHARI Angin laut MALAM Angin darat Gambar 8. Angin laut dan angin darat. 2. Angin lembah dan angin gunung Pada siang hari udara yang seolah-olah terkurung pada dasar lembah lebih cepat panas dibandingkan dengan udara di puncak gunung yang lebih terbuka (bebas), maka udara mengalir dari lembah ke puncak gunung menjadi angin lembah. Sebaliknya pada malam hari udara mengalir dari gunung ke lembah menjadi angin gunung. 3. Angin Jatuh yang sifatnya kering dan panas Angin jatuh atau Fohn ialah angin jatuh bersifatnya kering dan panas terdapat di lereng pegunungan Alpine. Sejenis angin ini banyak terdapat di Indonesia dengan nama angin Bahorok (Deli), angin Kumbang (Cirebon), angin Gending di Pasuruan (Jawa Timur), dan Angin Brubu di Sulawesi Selatan). 20 3. Kelembaban Udara Di udara terdapat uap air yang berasal dari penguapan samudra (sumber yang utama). Sumber lainnya berasal dari danau-danau, sungai-sungai, tumbuh-tumbuhan, dan sebagainya. Makin tinggi suhu udara, makin banyak uap air yang dapat dikandungnya. Hal ini berarti makin lembablah udara tersebut. Alat untuk mengukur kelembaban udara dinamakan hygrometer atau psychrometer. Ada dua macam kelembaban udara: 1) Kelembaban udara absolut, ialah banyaknya uap air yang terdapat di udara pada suatu tempat. Dinyatakan dengan banyaknya gram uap air dalam 1 m³ udara. 2) Kelembaban udara relatif, ialah perbandingan jumlah uap air dalam udara (kelembaban absolut) dengan jumlah uap air maksimum yang dapat dikandung oleh udara tersebut dalam suhu yang sama dan dinyatakan dalam persen (%). Contoh: Dalam 1 m³ udara yang suhunya 20o C terdapat 14 gram uap air (basah absolut = 14 gram), sedangkan uap air maksimum yang dapat dikandungnya pada suhu 20o C = 20 gram. 14 Jadi kelembaban relatif udara itu = 20 x 100% = 70%. 4. Curah Hujan Curah hujan yaitu jumlah air hujan yang turun pada suatu daerah dalam waktu tertentu. Alat untuk mengukur banyaknya curah hujan disebut Rain gauge. Curah hujan diukur dalam harian, bulanan, dan tahunan. Curah hujan yang jatuh di wilayah Indonesia dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: - bentuk medan/topografi - arah lereng medan - arah angin yang sejajar dengan garis pantai - jarak perjalanan angin di atas medan datar