EVAPORASI Evaporasi atau penguapan adalah proses pertukaran (transfer) air dari permukaan bebas (free water surface) dari muka tanah, atau dari air yang tertahan di atas permukaan bagunan atau tanaman menjadi molekul uap air di atmosfer. Proses ini sebenarnya terdiri dari dua kejadian yang saling berkelanjutan yaitu : Interface Evaporation : yaitu proses pertukaran air di permukaan menjadi uap air di permukaan (interface) yang besarnya tergantung dari energi dalam yang tersimpan (stored energy). Vertical Vapor Transfer : yaitu perpindahan lapisan udara yang jenuh uap air dari interface ke lapisan di atasnya, dan hal ini bila memungkinkan proses penguapan akan berjalan terus. Transfer ini dipengaruhi oleh kecepatan angin, topografi dan iklim lokal.

Disamping itu penguapan juga dipengaruhi oleh kelembaban udara, tekanan udara, kedalaman air dan kualitas air. Soil Evaporasi adalah penguapan yang terjadi dari permukaan tanah tanpa ada tanaman di atasnya (bare soil). Transpirasi adalah pengupan yang terjadi dari tanaman melalui sel stomata pada daun. Air yang dihisap oleh daun setelah proses fisiologis akan diuapkan kembali melalui sel stomata. Sel stomata ini pada malam hari akan tertutup sehingga transpirasi hanya terjadi pada siang hari saja. Dengan demikian jelas transpirasi lebih kecil dibanding dengan evaporasi. Evapotranspirasi adalah Penguapan yang terjadi pada suatu daerah dimana di dalamnya terdapat juga tanaman yang tumbuh, kejadiannya bersama-sama antara evaporasi dan transpirasi, keduanya saling mempengaruhi. Soil evaporasi akan dikurangi dengan terjadinya transpirasi.

Evapotranspirasi dibedakan : Potensial Evapotranspirasi (PET) adalah evapotranspirasi dari tanaman bila memperoleh air (dari hujan atau irigasi) yang cukup untuk pertumbuhannya yang optimum, biasanya tanaman rumput hijau dengan tinggi seragam antara 8 cm sampai 15 cm, tumbuh secara aktif, menutupi permukaan tanah secara bersamaan pada kondisi tidak kekurangan air (Doorenboss, et al, 1977) PET ini tergantung dari factor meteorology setempat dan juga dari jenis tanaman yang ada. Actual Evapotranspirasi (AET) adalah evapotranspirasi yang terjadi sesungguhnya dengan kondisi air yang nyata (Joyce martha). AET juga tergantung dari faktor yang sama dengan potensial evapotranspirasi tetapi dibatasi dengan hanya tersedianya air di kandungan tanah (moisture) saja. Pada daerah kering tanpa irigasi, AET menjadi sangat rendah karena tidak tersedianya air untuk evaporasi.

Pengitungan Evaporasi Pendugaan kebutuhan air irigasi didekati dengan kebutuhan air tanaman, dan kebutuhan air tanaman didefinisikan Doorenboss et al., 1977 sebagai berikut: Kebutuhan air tanaman (crop water requirement) : kedalaman air yang diperlukan untuk memenuhi kehilangan air melalui evapotranspirasi tanaman yang bebas penyakit, tumbuh di areal pertanian pada kondisi cukup air dari kesuburan tanah dengan potensi pertumbuhan yang baik dan tingkat lingkungan pertumbuhan yang baik. Didalam analisa mendapatkan besarnya evaporasi dibedakan menjadi dua yaitu : Evaporasi dari permukaan air bebas. Evaporasi dari permukaan tanah.

Perumusan dasarnya (Dalton) adalah sebagai berikut : 1. Evaporasi dari permukaan air bebas. Pada dasarnya evaporasi terjadi karena perbedaan tekanan uap dari udara pada permukaan air dan dari udara di atasnya. Banyak cara untuk menghitung besarnya evaporasi dari permukaan air diantaranya sebagai berikut : Persamaan Empiris : Perumusan dasarnya (Dalton) adalah sebagai berikut : E= C(ew - ea) f (u) --------- Ea = 0,35(es − ea)(0,5+0,54 U2) dimana : E = evaporasi dari permukaan air (open water) C = koefisien tergantung dari tekanan barometer u = kecepatan angin ew = tekanan uap jenuh muka air danau ea = tekanan uap udara di atasnya

Hasil penurunan Ijssclmer di holland mendapatkan suatu perumusan yang dapat dipakai hanya untuk kondisi yang sama adalah sebagai berikut : E0 = 0,345(ew − ea)(1+0,25 U6) dimana : E0 = evaporasi di danau (mm/hari). ew = tekanan uap jenuh pada temperatur tw untuk muka air danau (mmHg). ea = tekanan uap air sesungguhnya (mmHg). U6 = kecepatan angin (m/dt) pada ketinggian 6 m di atas permukaan. Pemakaian Alat di Lapangan. Besarnya evaporasi dapat diukur dilapangan dengan memasang alat pengukur evaporasi yaitu atmometer atau pan evaporasi. Atmometer adalah alat pengukuran evaporasi yang kecil yang biasa dipakai dalam stasiun meteorologi. Hasilnya bukan data evaluasi absolut, akan tetapi memberikan perbandingan. Ada tiga type atmometer yaitu type Piche, type Livingston dan type Bellani.

Pengukuran evaporasi dengan pan banyak dilakukan dengan di lapangan (dalam stasiun meteorologi). Banyak jenis pan yang dipakai diantaranya class A Pan Evaporation, Sunken Pan dengan type Colorado, Young dan BPI, serta Floating Pan. b.1. Class a Pan evaporation Merupakan pan yang terbuat dari logam diletakkan di atas permukaan tanah pada susunan kayu setinggi 6 in. Tinggi pan 10 in dengan diameter 4 feet yang di dalamnya diisi air dengan ketinggian sesuai dengan standard ukur di dalamnya yang mempunyai ketinggian 7 in – 8 in.

Besarnya evaporasi adalah dengan melihat perubahan tinggi muka air terhadap tinggi standard ukurnya. Besarnya evaporasi di pan bukan merupakan besarnya evaporasi yang sebenarnya (actual evaporation) tetapi masih harus dikalikan dengan koefisien pan yang harganya lebih kecil dari satu. Hal ini disebabkan karena kemampuan menyimpan panas berbeda antara pan dan danau, juga terjadi pertukaran panas antara pan dengan tanah, air dan udara disekitarnya. Untuk class A evaporation besarnya koefisien pan adalah 0,6 – 0,8. b.2. Sunken Pan Sejenis pan yang sebagian ditanam masuk ke dalam tanah dengan maksud memasukkan faktor pengaruh tanah terhadap penguapan. Ada tiga jenis Sunken Pan yaitu, Colorado Sunken Pan yang mempunyai penampang 3 feet persegi dan tinggi 18 in dengan koefisien pan 0,79 – 0,98.

Jenis yang kedua adalah Young Screened Pan yaitu pan yang mempunyai diameter 2 feet dan tinggi 3 feet dengan koefisien pan 0,91 – 0,99 (mendekati satu). Jenis yang ketiga adalah BPI pan (Bureau of Plant Industry) yang mempunyai diameter 6 feet dan tinggi 2 feet dengan koefisien pan 0,91 – 0,99 (mendekati satu). b.3. Floating Pan Untuk memasukkan faktor pengaruh massa air terhadap penguapan dipakai jenis pan yang lain yaitu Floating Pan yang pada dasarnya adalah sama dengan pan yang lain tetapi diapungkan di atas permukaan air (danau). Pan jenis ini mempunyai koefisien 0,8. Teori Penman (1948) Teori Penman didasarkan atas dua kebutuhan untuk menjaga kontinuitas dari evaporasi agar tetap terjadi, yaitu : c.1. Besarnya energi panas yang harus disuply untuk proses penguapan.

Gelombang pendek radiasi matahari yang sampai di permukaan bumi besarnya tergantung dari letak tempat (latitude), musim tahunan, jam siang dan banyaknya awan dalam satu hari. Bila diasumsikan tidak ada awan maka besarnya total radiasi pada suatu diberikan dalam bentuk table oleh Angot sebagai harga RA (bilangan Angot) dengan satuan gcal/cm2/hari.

Tabel Harga es menurut suhu

r (koefisien reflaksi albedo) Jika Rc = radiasi gelombang pendek sesungguhnya yang diterima pada permukaan tanah dari matahari n = Jam penyinaran matahari sesungguhnya yang terjadi N = Jam penyinaran matahari yang mungkin dapat terjadi n/N = Perbandingan jam penyinaran (relatif sunshine) maka Penman memberikan persamaan sebagai berikut : Rc = RA Sebagian dari Rc dipantulkan kembali sebagai radiasi gelombang pendek yang besarnya tergantung dari daya pantul (reflaksi) permukaan tanah (macam muka tanah). Besarnya koefisien reflaksi (r) yang disebut Albedo, seperti pada Tabel dibawah ini Jenis Permukaan r (koefisien reflaksi albedo) Open Water 0,06 Rock 0,12 – 0,15 Dry Mould 0,14 Wet Mould 0,08 – 0,09 Grass 0,10 – 0,33 Green Vegetation (general figure) 0,20

Jika RI = besarnya radiasi gelombang pendek yang tinggal dimuka tanah maka : RI= Rc (1 – r) atau : RI = RA (1 – r) Pada malam hari sebagian dari RI masih dipantulkan lagi, dimana besarnya (RB) dituliskan sebagai perumusan empiris sebagai berikut : RB = σ Ta4 (0,47 - 0,077ea) RaB dimana : σ = konstanta dari Lummer dan Pringsheim = 117,74 x 10-9 gcal/cm2/hari Ta = temperatur absolut = t°C + 273 ea = tekanan uap air di udara (mmHg) Persamaan Evaporasi menurut Penmann : Eo = ANGIN DARAT

Δ = kemiringan grafik tekanan uap pada temperatur t = dimana : Δ = kemiringan grafik tekanan uap pada temperatur t = γ = constanta pschrometer 0,49 jika t(°C) dan e (mmHg) H = disebut sebagai “heat budget” dalam cal/cm2/hari atau dalam mmH2O/hari, harga H terlebih dahulu dibagi 60, H = RI – RB Ea= evaporasi dari muka air (open water) untuk temperature udara dan air yang sama t° C dalam mm/hari , Ea = 0,35(es − ea)(0,5+0,54 U2) es = tekanan uap jenuh udara pada t° C (mmHg), ea = tekanan uap sesungguhnya udara di atasnya (mmHg), ea = h x es, h : relatif humidity CONTOH SOAL : Diketahui data t = 20 °C ; h = 70 % ; n/N = 40 % t’s = 20,1 °C ; RA = 550 cal/cm2/hari ; U2 = 5 m/dt Hitung besarnya evaporasi air permukaan bebas hariannya. ANGIN DARAT

Penyelesaiannya : Table : t = 20 °C ------------- es = 17,53 mmHg (tekanan uap jenuh pada t oC) t’s = 20,1 °C ----------- e’s = 17,64 mmHg (lihat tabel harga es menurut suhu) ea = 0,7 x 17,53 = 12,27 mmHg (tekanan uap air sesungguhnya di udara) h Ta = 20 + 273 = 293 °K Δ = = 1,1201 Rc = 550 (0,2 + 0,48 x 0,4) = 215,6 gcal/cm2/hari RI = 215,6 (1 – 0,06) = 202,66 g cal/ cm2/hari r permukaan air bebas = 0,06 lihat tabel koefisen refleksi albedo RB = 867,75 (0,47 – 0,077 x 12,27) (0,20 + 0,80 x 0,4) = 90,37 gcal/ cm2/hari σ Ta4 = 117,74 x 10-9 x (293)4 = 867,75 H = (202,66 – 90,37)/60 = (112,29 gcal/ cm2/hari)/60 = 1,87 mm H2O/hari Ea = 0,35 (17,53 – 12,27)(0,5 + 0,54 x 5) = 5,89 mm H2O/hari Eo = = = 3,11 mm/hari konstanta psicrometer σ = konstanta dari Lummer dan Pringsheim = 117,74 x 10-9 gcal/cm2/hari Ta = temperatur absolut = t°C + 273 , ea = tekanan uap air di udara (mmHg)