UNSUR CUACA

Unsur-unsur Cuaca Secara Umum, antara lain :

1. Radiasi Matahari Energi

Radiasi matahari dinyatakan dalam satuan Watt per meter kuadrat (W/m2). Radiasi Matahari merupakan pancaran energi dari proses fusi atau penggabungan inti atom hidrogen dalam matahari menjadi atom hidrogen. Proses fusi ini menghasilkan energi yang berupa pancaran gelombang panjang yang diteruskan ke atmosfer bumi hingga kepermukaan. Proses ini lah yang menyebabkan energi panas matahari dapat dirasakan di atmosfer hingga permukaan bumi. Radiasi matahari merupakan faktor yang paling utama yang berperan dalam proses pembentukkan cuaca di atmosfer bumi karena dari radiasi mataharilah “panas” diperoleh untuk menjadi “penggerak” siklus-siklus di atmosfer yang menyebabkan perubahan cuaca dari waktu ke waktu. Dalam obervasi meteorologi synoptik (permukaan), radiasi matahari diamati dengan alat Solarimeter.

2. Suhu Udara

Suhu udara adalah nilai derajat ‘ke-panas-an” dari udara pada suatu batasan ruang atau wilayah. Satuan suhu udara umumnya dinyatakan dalam derajat Celcius atau Kelvin dalam SI (Satuan Internasional). Suhu udara terjadi karena adanya aliran energi kalor dari radiasi matahari melalui gelombang panjang ke molekul-molekul udara di atmosfer dan molekul benda lainnya di permukaan bumi. Secara fisis kemampuan tiap molekul dalam menyerap dan menyimpan radiasi matahari berbeda-beda sehingga suhu molekul terbut berbeda pula.

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).

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 berikut.

Gambar. Pengaruh atmosfer terhadap energi panas matahari. (Konsep Dasar Indraja dan Pengolahan Citra, Bakosurtanal, 1995)

3. Tekanan

Tekanan secara fisis didefinisikan sebagai gaya per satuan luas (F/A). Tekanan udara adalah gaya yang bekerja pada molekul-molekul udara per satuan luasan kolom. Tekanan udara terjadi karena molekul-molekul udara pada suatu kolom mengalami gaya berat akibat adanya gaya tarik bumi. Sedangkan, perubahan tekanan udara terjadi karena adanya perbedaan suhu pada suatu kolom udara yang menyebabkan perbedaan pemuaian udara sehingga tekanan udaranya pun berbeda.

Satuan ukuran tekanan udara adalah milibar (mb) atau hector-pascal (HPa).

1 mb = 1 Hpa = 3/4 mmHg (tekanan air raksa) atau 1.013 mb = 76 cm Hg = 1 atmosfer

Tekanan udara berbeda pada setiap tempat tergantung pada intensitas atau lama penyinaran matahari, ketinggian, dan letak lintang suatu tempat. Semakin tinggi elevasi suatu tempat semakin rendah tekanan udara di tempat itu. Hal ini terjadi karena massa udara terpusat pada daerah yang memiliki elevasi yang rendah akibat gaya gravitasi sehingga pada daerah yang memiliki elevasi yang lebih tinggi, massa udara dalam satuan kolomnya lebih ringan daripada di daerah yang elevasinya rendah. Dengan demikian tekanan udara akan lebih rendah pada daerah yang memiliki elevasi lebih tinggi.

Pada daerah lintang tinggi, tekanan udara di daerah itu sangat dipengaruhi oleh suhu udara akibat peredaran semu matahari terhadap garis lintang bumi. Misal, pada bulan Desember di belahan bumi bagian selatan didominasi oleh daerah bertekanan lebih rendah daripada di belahan bumi utara karena pergerakan semu matahari pada bulan desember berada di sekitar daerah 23⁰LS dan begitu juga sebaliknya.

Untuk standar tekanan udara didasarkan pada tekanan permukaan laut (mean sea level pressure) yaitu sebesar 1013,25 mb. Tekanan udara dalam observasi meteorologi, diukur dengan alat barometer aneroid maupun barometer air raksa. Perubahan tekanan udara dari waktu ke waktu sangat berpengaruh terhadap perubahan kondisi  cuaca karena akan menimbulkan gangguan-gangguan cuaca mulai dari skala lokal sampai skala global. Informasi tekanan udara juga sangat penting dalam  kegiatan penerbangan.

4. Angin

Angin secara umum diartikan sebagai pergerakkan massa udara karena terjadinya perbedaan tekanan udara pada tempat yang berbeda. Pada pengamatan Meteorologi, angin diamati dalam unsur kecepatannya dan arah datangnya angin. Satuan kecepatan angin yang umum digunakan dalam observasi meteorologi adalah knots (Northicalmiles) dan satuan arah angin dinyatakan dalam derajat.

Angin yang diamati dalam meteorologi adalah angin pada permukaan dan angin-angin pada tiap lapisan udara vertikal. Angin permukaan diamati dari ketinggian kurang lebih 10 meter dari permukaan tanah dengan asumsi tidak ada obstacles (benda penghalang) yang berjarak lebih dari dua kali ketinggian benda tersebut. Sedangkan angin pada lapisan udara vertikal (angin udara atas) diukur dengan metode pilot balon dan saat ini juga sudah banyak digunakan radio sounding (RASON) secara otomatis.

Angin, ditinjau dari segi skala meteorologi dapat dibagi menjadi :

1.  Angin skala lokal. contohnya angin darat, angin laut, angin fohn, angin lembah, angin gunung.

2.  Angin skala regional. contohnya angin monsoonal

3.  Angin skala global. contohnhya angin Passat.

5. Penguapan

Penguapan atau evaporasi adalah peristiwa berubahnya air menjadi uap air. Penguapan dipengaruhi oleh penyinaran matahari, suhu, tekanan dan keadaan angin. Pada observasi meteorlogi synoptik penguapan diukur dengan evaporimeter dalam satuan millimeter.

6. Kelembaban Udara Relatif (RH)

Kelembaban udara relatif adalah keadaan yang menunjukkan jumlah uap air yang terkandung dalam udara jenuh pada tekanan uap jenuh.

dimana :

adalah kelembaban relatif campuran

adalah tekanan parsial uap air dalam campuran

adalah tekanan uap jenuh air pada temperatur tersebut dalam campuran.

Kelembaban udara dalam observasi meteorologi diukur dengan menggunakan psychrometer atau bisa juga digunakan higrometer.

7. Keadaan awan

Awan terbentuk karena proses penguapan di permukaan bumi. Namun, awan tidak selalu terbentuk di setiap daerah yang terjadi penguapan yang besar. Hal ini karena adanya pengaruh angin dan arus subsidensi di daerah itu.

Awan menurut tinggi dasarnnya dibagi menjadi 3 yaitu:

1. Awan tinggi

Awan yang termasuk kategori ini yaitu awan Cirrus, awan Cirrocumulus, awan Cirrustratus.

2. Awan menengah

Awan yang termasuk kategori ini yaitu awan Altostratus, awan Altocumulus, dan awan Nimbustratus.

3. Awan rendah

Awan yang termasuk dalam kategori ini yaitu awan Cumulus, awan Stratus, awan Stratocumulus, dan awan Cumulonimbus.

Awan menurut bentuknya dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Awan Cumuloformis

Awan yang memiliki bentuk bergumpal-gumpal ssehingga memungkinkan awan ini memiliki ketinggian dasar yang rendah dan tinggi puncak yang menjulang tinggi.

Gambar awan Cumulus

Gambar awan Cumulonimbus

2. Awan stratoformis

Awan yang berbentuk lembaran atau lapisan yang merata dan cenderung homogen. Awan ini tidak memiliki tinggi puncak awan karena lapisan atas awan ini sulit diketahui ketinggiannya akibat terturup lapisan dibawahnya.

Dalam awan-awan konvektif seperti awan cumulonimbus terjadi proses dinamika awan yang berupa arus updraft dab downdraft yang sering kali membahayakan kegiatan penerbangan, oleh karena itulah pengamatan tentang adanya awan jenis ini sangat diperlukan.

Kandungan pada awan didominasi uap air dalam keadaan yang jenuh (RH>95%) kecuali pada awan-awan tinggi dan puncak awan cumulonimbus (berlandasan) yang didominasi oleh kristal-kristal es.

Gambar awan stratus

8. Presipitasi (Endapan)