NERACA ENERGI MATAHARI & BUMI SEMESTER GASAL 2007 KULIAH KE-6 BY: SET

NERACA ENERGI PERMUKAAN Neraca radiasi secara global dibagi 2: Radiasi gelombang pendek (Neraca Radiasi Matahari) Radiasi gelombang panjang (Neraca Radiasi Bumi)

NERACA ENERGI PERMUKAAN Neraca Radiasi Matahari: 100% (insolasi: incoming solar radiation) hanya 46% yang sampai secara langsung ke permukaan bumi, 6% dipantulkan permukaan, 19% diserap udara (uap air, debu dan ozon), 4% diserap awan, 17% dipantulkan awan dan 8% dipantulkan oleh udara (bagian kiri gambar)

NERACA ENERGI PERMUKAAN Neraca Radiasi Bumi, bumi memancarkan radiasi dalam bentuk gelombang panjang 115% radiasi yang keluar dari bumi (outgoing radiation) diserap 106% oleh awan, uap air, CO2 dan O3 dan dikembalikan ke bumi 100%, hilang ke angkasa 9% secara langsung, emisi dari uap air, CO2 dan O3 sebesar 40%, emisi dari awan 20% (bagian tengah dari Gambar)

NERACA ENERGI PERMUKAAN Dari penjelasan NERACA RAD MTH DAN BUMI: permukaan mengalami surplus sebanyak 31% dari energi radiasi (+46–115+100) sedangkan atmosfer defisit sebesar 31% (+23+106-100-60). Bumi mentransfer surplus 31% energi radiasi ke atmosfer dalam dua bentuk: Panas terasa (sensible heat) sebesar 7% Panas tersembunyi (latent heat) sebesar 24% (bagian kanan Gambar)

NERACA ENERGI PERMUKAAN Neraca energi dalam persamaan matematika: Rn = Rs in + RL in – RS out – RL out ± Rn = ±G ±H ±LE ±P

NERACA ENERGI PERMUKAAN RUMUS 1: Rn (radiasi neto) adalah radiasi gelombang pendek datang (RS in) dan radiasi gelombang panjang datang (RL in) dikurang nilai radiasi gelombang pendek ke luar dan gelombang panjang keluar (RS out dan RL out). RUMUS 2: Rn yang bernilai + (siang) dan nilai – (malam) digunakan untuk: + G (pemanasan muka bumi), + H (memanaskan udara), + LE (menguapkan air), + P (fotosintesis) – G (pendinginan tanah), - H (pendinginan udara), - LE (pengembunan) dan – P (respirasi)

Gas Rumah Kaca Kaitannya dengan Pemanasan Global Sebagian pakar meteorologi percaya bahwa bumi lebih hangat dibandingkan rata-rata suhu muka bumi 255K, DIDUGA disebabkan oleh keberadaan zat yang dikenal sebagai GRK (gas rumah kaca) GRK: CO2, O3, uap H2O, N2O, CFC, dan CH4. GRK punya sifat khas seperti rumah kaca dapat meneruskan radiasi surya langsung ke permukaan, tetapi secara selektif menahan radiasi bumi dalam bentuk gelombang panjang yang terakumulasi sehingga menimbulkan efek panas.

Gas Rumah Kaca Kaitannya dengan Pemanasan Global Pada jumlah yang ada pada saat ini dirasakan keberadaan GRK masih dianggap menguntungkan karena bumi menjadi hangat dan dapat dihuni. Bila aktivitas manusia pada berbagai sektor cenderung meningkatkan keberadaan GRK, dikhawatirkan akan menimbulkan dampak pemanasan bumi secara global, mencairkan es di kutub, tenggelamlah beberapa pulau atau pantai serta kota pantai.

Gas Rumah Kaca Kaitannya dengan Pemanasan Global Sebagian pakar kurang yakin fenomena pemanasan global disebabkan oleh GRK, mereka didukung oleh pakar AERONOMI meyakini mataharilah sebagai penyebab utama, ditambahkan pula bahwa ada faktor penyeimbang seperti letusan gunung api, yang menghamburkan jutan ton partikel aerosol ke udara akan menimbulkan dampak pendinginan secara global.

SENSIBLE HEAT Sensible Heat: panas terasa yang dapat dirasakan tubuh manusia dan terukur oleh termometer. Disimbolkan sebagai ∆QH Kaitan panas terasa dengan perubahan suhu dirumuskan sebagai: m: massa udara, Cp: panas spesifik udara kering=1004.67J.kg-1.K-1

LATENT HEAT Latent Heat: panas yang tersembunyi, hingga terjadi perubahan fase air. Contoh pada peristiwa evaporasi, air berubah fase menjadi uap membutuhkan sejumlah energi, dan energi yang dipakai tersimpan sebagai panas laten. Pada saat terjadi kondensasi, uap menjadi butir air/embun, energi laten dilepas ke alam. Proses-proses yang menyerap energi lingkungan: vaporization (liquid to vapor), melting (solid to liquid), sublimation (solid to vapor)

LATENT HEAT Proses-proses yang melepas energi laten: condensation (vapor to liquid), fusion (liquid to solid), deposition (vapor to solid/ice) Perubahan Energi per unit massa air/es/uap didefinisikan sebagai: L: Latent heat dengan nilai Lv=±2.5x106 J.kg-1 untuk condensation dan vaporization, Lf=±3.34x105 J.kg-1 untuk fusion dan melting, Ld =±2.83x106 J.kg-1 untuk deposition dan sublimation ∆QE: perubahan panas

LATENT HEAT HEAT ENERGY ABSORBED AND RELEASED

BOWEN RATIO BOWEN RATIO: diartikan sebagai rasio antara panas terasa (∆QH) dengan panas tersembunyi (∆QE) Nilai B dapat menjadi indikator tentang suatu tipe permukaan sebagai contoh: Lautan nilai B=0.1, tanaman beririgasi B=0.2, rumput B=0.5, wilayah semi kering (arid) B=5 dan gurun B=10

BOWEN RATIO Makin besar nilai B menunjukkan banyaknya penggunaan panas terasa sehingga terasa panas (arid, gurun) Makin kecil nilai B banyak penggunaan energi laten sehingga terasa sejuk (sawah dan laut)

TUGAS 5 How much sensible heat is needed to warm 2 kg of dry air by 5oC? (Cp:1004.67 J.kg-1.K-1) How much latent heat is released when 2 kg of water vapor condense into liquid ?

TUGAS 5 3. Jika total Radiasi neto (Rn) sebesar 600 Wm-2 pada permukaan rumput yang memiliki nilai bowen ratio 0.5 cari nilai ∆QH dan ∆QE, jika diketahui radiasi neto dipakai untuk ∆QG 10% sisanya untuk ∆QH dan ∆QE sedangkan Rn= ∆QG + ∆QH + ∆QE

REFERENCES AHRENS, C.D. 2007. METEOROLOGY TODAY. 8th An Introduction to Weather, Climate, and the Environment. International Student Edition. Thomson Brooks. United States. AHRENS, C.D. 2005. ESSENTIAL OF METEOROLOGY. 4th. International Student Edition. Thomson Brooks. United States. STULL, R.B. 1995. METEOROLOGY TODAY For Scientists and Enginners. West Publishing Company. USA.