Unsur-unsur Cuaca dan Iklim

Apakah kamu bisa membedakan antara cuaca dengan iklim? Untuk mengetahuinya cobalah kamu simak pernyataan ini “Hari ini cuaca di Bandung sangat cerah, sedangkan kemarin turun hujan”, dan “Indonesia terletak pada iklim tropis basah sama halnya seperti di Brazil”. Nah bisakah kamu membedakan pernyataan tersebut?

Cuaca adalah suatu keadaan udara pada suatu saat di suatu tempat, yaitu keadaan berdasarkan gejala suhu, tekanan udara, kelembaban, angin, dan curah hujan. Di samping itu, terdapat unsur cuaca lainnya yang biasa kita saksikan yaitu penyinaran matahari, keadaan awan, gejala halilintar, pelangi, halo, dan lain-lain.

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 suatu keadaan umum kondisi cuaca yang meliputi daerah yang luas. Iklim merupakan kelanjutan dari hasil-hasil pengamatan dan pencatatan unsur cuaca selama 30 tahun. Oleh karena itu, iklim pada dasarnya merupakan rata-rata dari keadaan cuaca harian secara umum. Perbedaan lainnya, iklim bersifat relatif tetap dan stabil, sedangkan cuaca selalu berubah setiap waktu.

Ilmu yang mempelajari tentang iklim disebut klimatologi, sedangkan ilmu yang mempelajari tentang keadaan cuaca disebut meteorologi. Pengamatan keadaan cuaca dan atau iklim biasanya memperhatikan sejumlah persebaran komponen cuaca yaitu temperatur, tekanan udara, kelembaban, awan, curah hujan, angin, dan lain-lain.

1. Suhu udara (temperatur)

Skala temperatur digunakan istilah derajat, dan umumnya menggunakan skala Celcius atau skala Fahrenheit. Pada skala celcius titik cair es yang bersih dianggap memiliki temperatur 0º C dan titik didih air bersih pada tekanan udara normal dianggap memiliki tempaeratur 100º C. Namun demikian tidak selamanya air mendidih pada 100o C tergantung pada keadaan suhu udara di sekitarnya. Pada skala Fahrenheit (oF) titik beku air terletak pada 32ºF, sedangkan titik didih air pada tekanan udara yang normal pada 212 oF. Oleh karena itu, 100ºC = 180ºF. Alat pengukur temperatur udara adalah termometer atau termograf. Termograf adalah alat pengukur temperatur yang bekerja atau merekam temperatur udara secara terus menerus setiap hari. Termograf dilengkapi dengan sebuah pena dan silinder yang berputar otomatis.

Suhu udara merupakan keadaan panas udara pada suatu tempat. Suhu udara ditimbulkan oleh pancaran sinar matahari (radiasi) yang diserap permukaan bumi. Permukaan bumi yang menyerap radiasi matahari akan naik suhunya, sehingga udara yang berada di sekitarnya (di atasnya) akan terpanasi. Dengan demikian, terciptalah keadaan suhu udara di tempat tersebut akibat pemanasan dari naiknya suhu permukaan bumi. Udara panas yang berasal dari panas permukaan bumi dapat naik ke atas melalui proses konveksi. Konveksi adalah pergerakan udara panas yang naik ke atas.

Keadaan suhu udara di suatu tempat dipengaruhi oleh empat hal, yaitu sebagai berikut:

• Lamanya penyinaran matahari. Semakin lama matahari menyinari permukaan bumi sekain panas udara disekitarnya. 

• Sudut datang sinar matahari. Jika sinar jatuh matahari tegak lurus di permukaan bumi maka suhu udara di sekitarnya akan lebih panas tetapi jika sinarnya jatuh condong (misalnya di pagi hari atau di sore hari) maka suhu udara lebih rendah. Daerah di permukaan bumi yang selalu menerima sinar jatuh dalam keadaan condong adalah di daerah lintang tinggi (30o – 60o LU/LS) sehingga di daerah ini relatif lebih dingin daripada di daerah khatulistiwa.

• Keadaan awan yang menutupinya. Semakin banyak awan suhu udara di permukaan bumi akan lebih dingin karena sinar matahari terhalang oleh keadaan awan.

• Keadaan di permukaan bumi. Keadaan di permukaan bumi juga berpengaruh terhadap suhu suatu daerah. Jika di permukaan bumi merupakan padang pasir (gurun) maka keadaan suhu pada siang hari akan lebih panas dibandingkan dengan permukaan bumi yang ditumbuhi hutan.

Udara akan menjadi panas karena adanya penyinaran matahari. Karena penyinaran matahari, permukaan bumi menerima panas pertama. Udara akan menerima panas dari permukaan bumi yang dipancarkan kembali setelah diubah dalam bentuk gelombang panjang.

Radiasi yang dipancarkan matahari tidak seluruhnya diterima oleh bumi. Bumi menyerap radiasi sebesar 51%, selebihnya mengalami proses pembauran 7%, pemantulan kembali oleh awan 20% dan oleh bumi 4%, dan diserap oleh awan sekitar 3%, serta molekul udara dan debu atmosfer sebesar 19%. 

Panas yang diterima oleh permukaan bumi akan dipancarkan dan dirambatkan kembali melalui proses-proses berikut.

• Konduksi, yaitu proses pemindahan panas pada molekul-molekul yang zat pengantarnya tidak ikut bergerak.
• Konveksi, yaitu proses pemindahan panas pada molekul yang zat pengantarnya ikut bergerak.
• Radiasi, yaitu proses pemindahan panas melalui pancaran gelombang dari sumber panasnya.
• Turbulensi adalah gerakan (udara) tidak beraturan atau berputar tidak beraturan akibat perbedaan tekanan atau temperatur. Fenomena ini, tentu sangat mengganggu penerbangan.

Untuk mencatat intensitas pancaran matahari, digunakan alat yang dilengkapi dengan bola gas, tempat skala, dan kertas karbon yang mudah terbakar. Untuk mengetahui temperatur rata-rata suatu tempat dapat digunakan rumus:

Keterangan:

TX = temperatur rata-rata suatu tempat (x) yang dicari dengan satuan derajat Celcius

To = temperatur suatu tempat yang sudah diketahui dengan satuan derajat Celcius

h = tinggi tempat (x) dengan satuan meter

Contoh:

Temperatur di daerah Lembang 20ºC. Ketinggian tempat 700 m di atas permukaan laut. Berapakah temperatur rata-rata di Ledeng?

Jawab:

Diketahui: To = 20ºC

H = 700 m di atas permukaan laut

Ditanyakan TX?

TX = 20 – 0,6

= 20 – (0,6 × 7)

= 15,8º C

Dalam peta, daerah daerah yang suhu udaranya sama dihubungkan dengan garis isotherm.

2. Tekanan udara

Lapisan udara dari permukaan bumi ke atas memberi tekanan tertentu. Tekanan udara adalah berat massa udara di atas suatu wilayah. Tekanan udara menunjukkan tenaga yang bekerja untuk menggerakkan masa udara dalam setiap satuan luas tertentu. 

Pada setiap bidang yang luasnya 1 cm2 dengan tinggi kira-kira 10.000 km di atas permukaan bumi memberi tekanan dengan berat 1033,3 gram atau satu atmosfer. Kalau orang mengambil suatu kolom udara dari 1 m2 penampang, maka beratnya sudah mencapai 10.333 kg. Semakin tinggi suatu tempat semakin berkurang tekanannya karena tiang udara semakin berkurang. Tekanan udara di atas permukaan laut akan lebih besar daripada di puncak gunung karena tinggi tiang udara di permukaan laut lebih panjang tiangnya daripada di puncak gunung. Alat pengukur tekanan udara adalah barometer. Satuan dalam ukuran tekanan udara adalah bar. 1 (satu) bar = 1000 milibar (mb). Jenis barometer ada dua yaitu barometer raksa dan barometer kotak (aneroid). 

Barometer air raksa terdiri atas sebuah bejana kaca yang ujung atasnya tertutup hingga hampa udara. Bejana terisi air raksa, ukuran penampangnya 1 cm2 dengan panjang 1 m. Ujung bawahnya terbuka dan berdiri dalam sebuah bak yang berisikan raksa pula. Juluran tinggi raksa pada tabung di atas udara hampa adalah 760 mm, walaupun dimiringkan tinggi raksa tetap 760 mm. Suatu kolom raksa dari 760 mm menyebabkan tekanan yang besarnya 1,013 bar atau 1013 mb. Orang pertama yang mengukur tekanan udara adalah Torri Celli (1643). Alat yang digunakannya adalah barometer raksa. Barometer yang banyak digunakan yaitu menggunakan kolom raksa. Tinggi kolom raksa menyatakan tekanan udara dalam satuan mmHg. Barometer yang tidak menggunakan raksa disebut barometer anaeroid, digunakan sebagai altimeter. 

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. Di tempat lain terdapat tekanan udara tinggi, sehingga terjadilah gerakan udara dari daerah bertekanan tinggi ke daerah bertekanan udara rendah. Gerakan udara tersebut dinamakan angin.

3. Kelembapan udara

Kelembaban udara adalah banyaknya uap air dalam udara. Kelembapan udara dapat dinyatakan dengan besaran kelembapan mutlak dan kelembapan nisbi. Kelembapan mutlak, yaitu ukuran banyaknya uap air (dalam gram) di dalam 1 m3 udara lengas (campuran udara kering dengan uap air) dan dinyatakan dengan gram/m3 . 

Kelembapan nisbi, yaitu perbandingan (dalam persen) antara tekanan uap air dengan tekanan uap air jenuh pada suhu yang sama. Alat pengukur kelembapan udara yang lain adalah higrometer rambut. Cara kerjanya memperhatikan perubahan ukuran atau dimensi bahan hidroskopik yaitu rambut manusia. Rambut manusia memiliki sifat, jika basah akan memanjang, sedangkan jika dalam keadaan kering akan lebih pendek. Artinya jika udara di sekeliling jenuh uap air maka cenderung rambut (pengukur) tersebut akan memanjang, sedangkan jika udara di sekeliling kering maka rambut tersebut akan mengerut.

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 20^o C = 20 gram. Jadi, kelembapan relatif (nisbi) udara itu = 14/20 × 100% = 70%

4. Keadaan awan

Awan adalah kumpulan partikel air yang tampak di atmosfer. Partikel air tersebut dapat berupa tetes air cair atau kristal es. Adanya tetes partikel air adalah berasal dari kondensasi uap air pada inti kondensasi yang ada dalam udara. Kondensasi atau pengembunan adalah saling-gabung partikel uap air pada partikel debu (yang disebut inti kondensasi), sehingga menghasilkan tetes air. 

Kondensasi tidak akan terjadi pada udara bersih, sebaliknya akan terjadi jika di udara terdapat inti kondensasi. Inti kondensasi dapat berupa debu, asap, garam laut (NaCl), atau benda mikrospik yang memiliki sifat mampu menyerap (hidroskopik). Garam laut yang sangat kecil itu dapat masuk ke udara yang mulanya berasal dari deburan ombak di pantai. Air laut yang mengandung garam melepaskan butiran garam yang ukurannya sangat kecil ke udara melalui ombak, lalu tersapu oleh angin dan melayang-layanglah di udara.

Peristiwa kondensasi tidak cukup dengan adanya inti kondensasi, tetapi harus terpenuhi persyaratan lainnya yaitu kelembaban udara yang memadai. Jika kedua pernyaratan tadi terpenuhi maka terjadilah pengembunan menjadi partikel air atau es. Partikel air yang sangat kecil berukuran 5 – 10 milimikron (m). Untuk dapat sebagai butiran hujan, jika butiran air tersebut bergabung satu sama lain hingga berukuran 1000 milimikron atau 1 mm. 

Awan yang menempel di permukaan bumi disebut kabut. Di dalam atmosfer, awan mempunyai bentuk bermacam-macam, tetapi dapat dibedakan atas tiga bentuk dasar yaitu bentuk berserat, lapisan, dan gumpalan. Bentuk berserat terdiri atas kristal-krital es, bentuk berlapis tumbuh dari awan yang horisontal, sedangkan bentuk bergumpal disebabkan oleh pertumbuhan vertikal yang sangat besar. Awan yang berserat dinamakan awan sirus, awan berlapis dinamakan awan stratus, sedangkan yang bergumpal disebut awan kumulus. Lebih jelasnya perhatikan gambar di bawah ini !

5. Angin 
Angin merupakan fenomena keseharian yang selalu kamu rasakan. Secara sederhana, angin merupakan gerakan udara mendatar atau sejajar dengan permukaan bumi yang terjadi karena adanya perbedaan tekanan udara antara satu tempat dengan tempat lainnya. Perbedaan tekanan tersebut disebabkan karena kedua tempat memiliki suhu yang berbeda sebagai akibat radiasi matahari yang berbeda pula. Angin bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Jika telah mencapai keseimbangan, maka udara tersebut cenderung diam atau tenang. Dari mana dan menuju ke manakah angin itu bergerak? Tiupan angin terjadi apabila di suatu daerah ada perbedaan tekanan udara, yaitu tekanan udara maksimum dan tekanan udara minimum. Angin bergerak dari daerah bertekanan udara maksimum ke minimum.

Bentuk angin sebagai hasil dari perbedaan temperature lokal (Sumber: www.e-dukasi.net)

Misalnya, pada bulan Desember matahari sedang berada di Belahan Bumi Selatan (BBS), contohnya Benua Australia. Karena pengaruh sinar matahari, udara di Benua Australia akan memuai, sehingga tekanannya menjadi rendah (minimum). Adapun di Belahan Bumi Utara (BBU), contohnya Benua Asia, pada bulan Desember sedang mengalami musim dingin, sehingga tekanan udaranya tinggi (maksimum). Karena perbedaan tekanan udara tersebut, bergeraklah massa udara (angin) dari Benua Asia ke Benua Australia. 

Ada tiga hal penting yang menyangkut sifat angin, yaitu sebagai berikut:
a. Kekuatan angin
b. Arah angin
c. Kecepatan angin
d. Sistem angin

6. Curah hujan 

Hujan adalah curahan butiran air dari atmosfer sampai ke permukaan bumi, baik berbentuk cair maupun padat (es dan salju). Butiran air tersebut berasal dari uap air yang mengalami penggabungan antara partikelnya melalui inti kondensasi dan mengalami penurunan suhu sampai titik embun atau titik beku. 

Banyaknya curah hujan yang mencapai permukaan bumi selama selang waktu tertentu dinyatakan dengan ketebalan atau ketinggian air hujan. Ukuran ketebalan hujan dinyatakan dalam satuan milimeter (mm). Alat penakar curah hujan disebut ombrometer. Ada dua jenis alat penakar hujan, yaitu rekaman (otomatis) dan nonrekaman. Prinsip penakaran yaitu menampung air hujan yang langsung dari atmosfer sebelum jumlahnya berkurang akibat meresap ke dalam tanah, mengalir, atau menguap. Suatu kota yang memiliki curah hujan sebesar 2000 mm dalam setahun, artinya jika air hujan itu ditampung dengan tidak meresap, mengalir, atau menguap maka tingginya akan mencapai 2000 mm (2 meter). Jika kota itu datar maka akan mengalami banjir setinggi 2 meter.

Jenis-jenis hujan 
Proses terjadinya hujan bermacam-macam, baik ketika awal proses kondensasi, pada saat awan pembawa hujan diarak angin maupun pada saat awan terangkat oleh arus konveksi yang membumbung dari bawah ke atas. 

Jenis hujan yang terjadi di sekitar kita.
a. Hujan orografis
b. Hujan zenital
c. Hujan frontal