klimatologi perikanan

AGROLIMATOLOGI

RADIASI SURYA

PENDAHULUAN

·      ENERGI MATAHARI SUMBER ENERGI UTAMA UNTUK PROSES-PROSES FISIKA  ATMOSFER, PENYEBARANNYA DI SELURUH PERMUKAAN BUMI MERUPAKAN PENGENDALI UTAMA CUACA DAN IKLIM

·      RADIASI SURYA MERUPAKAN GELOMBANG ELEKTROMAGNETIK ® TERBENTUK DAN DIPENGARUHI OLEH MEDAN LISTRIK DAN MEDAN MAGNIT (DIBANGKITKAN OLEH FUSI NUKLIR YANG MENGUBAH HIDROGEN MENJADI HELIUM)

·      GELOMBANG  ELKTROMAGNETIK  MENJALAR  DENGAN  “KECEPATAN CAHAYA”  SEBESAR  3 x 10¹⁰ CM.DETIK^-1

·      PERMUKAAN MATAHARI BERSUHU 5600⁰C (+ 6000⁰K). DENGAN SUHU PERMUKAAN TERSEBUT, RADIASI YANG DIPANCARKAN BERUPA GELOMBANG ELEKTRO MAGNETIK SEBESAR 73,5 JUTA WATT TIAP M² PERMUKAAN MATAHARI – DIAMETER MATAHARI : 1,4 x 10⁶ KM

^·       JARAK PURATA MATAHARI-BUMI : 1,5 x 10⁸ KM ATAU 9,3 x 10⁷ MIL ® ENERGI RADIASI MATAHARI YANG SAMPAI DI PUNCAK ATMOSFER, PADA JARAK PURATA MATAHARI-BUMI,   DISEBUT  “TETAPAN MATAHARI”  YANG  BESARNYA  2  KAL.  ^CM-2  MENIT^-1                  (2 LY.MENIT^-1 ® I LANGLEY (LY) = 1 KAL. ^CM-2)

·      RADIASI SURYA YANG SAMPAI KE PERMUKAAN BUMI (DARATAN & LAUTAN) HANYA SEKITAR SETENGAH DARI YANG DITERIMA DI PUNCAK  ATMOSFER ® SEBAGIAN DISERAP DAN DIPANTULKAN KEMBALI KE ANGKASA LUAR OLEH ATMOSFER, KHUSUSNYA OLEH AWAN

·      RADIASI MATAHARI BERPENGARUH LANGSUNG TERHADAP SIFAT, BAIK PADA TANAMAN MAUPUN HEWAN

PADA TANAMAN :

1.       TERHADAP KECEPATAN PERTUMBUHAN

2.       PADA KECEPATAN TRANSPIRASI

3.       MENYEBABKAN PEMBAKARAN, PADA PERIODE KRITIS TANAMAN

KHARAKTERISTIK RADIASI SURYA

·      HUKUM ‘STEFAN-BOLTZMAN’ :

Setiap benda yang bersuhu permukaan lebih besar dari 0⁰K atau -273⁰C memancarkan radiasi yang berbanding lurus dengan pangkat empat suhu permukaannya :

F = e σ T_S⁴

          F        : pemancara radiasi (Wm-²)       

          e        : emisivitas permukan, bernilai 1 (satu) untuk benda hitam (black body

                     radiation), sedangkan untuk benda-benda alam sekitar 0,9 – 1,0

          σ       : tetapan STEFAN-BOLTZMAN (5,67.10^-8.Wm^-2)

          T_s       : suhu permukaan (⁰K) ® Semaki tinggi suhu permukaan (T_S) pancaran

                     radiasinya semakin besar

·      HUKUM WIEN :

Panjang gelombang pada energi maksimum (λm) makin pendek bila suhu permukaan lebih tinggi :

λ_m = 2897/T_S

λ_m      : dalam μ_m

T_S      : dalam K

·      BILA SUSHU PERMUKAAN YANG MEMANCARKAN RADIASI LEBIH TINGGI, PANJANG GELOMBANG RADIASI YANG DIPANCARKAN SEMAKIN PENDEK

®      MATAHARI SUHU PERMUKAANNYA 6000⁰K, RADIASINYA BERKISAR PADA PANJANG GELOMBANG 0,3 – 4,0 μ_m

®      BUMI BERSUHU 300⁰K (27⁰C), RADIASI YANG DIPANCARKAN BERGELOMBANG 4 – 120 μ_m

 

ü RADIASI SURYA ® RADIASI GELOMBANG PENDEK

ü RADIASI BUMI ® RADIASI GELOMBANG PANJANG

INSOLASI

·      SINGKATA N DARI ‘INCOMING SOLAR RADIATION’ ® RADIASI MATAHARI YANG SAMPAI DI PERMUKAAN BUMI

·      PENERIMAAN RADIASI MATAHARI DI PERMUKAAN BUMI BERVARIASI MENURUT TEMPAT DAN WAKTU

·      FAKTOR-FAKTOR YANG MNENTUKAN PERBEDAAN PENERIMAAN RADIASI MATAHARI

1.    JARAK ANTARA MATAHARI – BUMI

ü LINTASANI BUMI MENGELILING MATAHARI BERBENTUK ELIPS ® ADA POSISI TERJAUH (APHELION) DAN POSISI TERDEKAT (PERIHELION)

 

ü PADA KEDUDUKAN TERDEKAT (PRIHELION) + 91,5 JUTA MIL, PENERIMAAN RADIASI MAKSIMUM + 2,01 LY.MIN^-1. SEDANGKAN PADA KEDUDUKAN TERJAUH (APHELION) + 94,5 JUTA MIL, PENERIMAAN RADIASI LEBIH KECIL + 1,88 LY.MIN^-1

ü JADI PERBEDAAN JARAK ANTARA MATAHARI-BUMI MENYEBABKAN PERBEDAAN KERAPATAN FLUKS

2.    PANJANG HARI DAN SUDUT DATANG

ü LETAK LINTANG MENYEBABKAN PERBEDAAN PANJANG HARI (LAMA PENYINARAN)

ü LETAK LINTANG JUGA MENYEBABKAN PERBEDAAN SUDUT DATANG SINAR ® PERBEDAAN KERAPATAN FLUKS RADIASI SURYA; SUDUT DATANG JUGA BERBEDA ANTARA PAGI/SORE DAN SIANG HARI

Sudut datang sinar surya (zenith angle, z) yang tergantung oleh letak lintang dan waktu.

Diagram peredaran matahari dalam satu tahun

Ø  EQUINOX : KEDUDUKAN MATAHARI DI EQUATOR :

ü 2 x DALAM PERIODE REVOLUSI (1 TAHUN), YAITU PADA 21 MARET ® EQUINOX MUSIM SEMI DAN 23 SEPTEMBER ® EQUINOX MUSIM GUGUR

ü PADA TENGAH HARI PADA JAM 12.00 SINAR MATAHARI VERTIKAL PADA EQUATOR

ü LAMANYA SIANG DAN MALAM HARI SAMA (MASING-MASING 12 JAM) DI SELURUH PERMUKAAN BUMI

Ø  SOLTICE : KEDUDUKAN MATAHARI PADA TITIK BALIK, YAITU :

ü 23,5⁰ LU PADA TANGGAL 22 JUNI ® SOLTICE MUSIM PANAS

CIRI-CIRINYA :

~       KUTUB UTARA (KU) CONDONG 23,5⁰ KE MATAHARI

~       SINAR MATAHARI JAM 12.00 VERTIKAL PADA 23,5⁰ LU

~       DI BELAHAN BUMI UTARA, SINAR MATAHARI MENYINGGUNG 66,5° LU SETELAH MELEWATI KUTUB UTARA, DI BELAHAN BUMI SELATAN, SINAR MATAHARI TIDAK MENYINGGUNG KUTUB SELATAN TETAPI BERAKHIR PADA 66,5° LS.

~       LINGKARAN TERANG TIDAK MEMBAGI LINTANG SAMA BESAR, KECUALI PADA EKUATOR, SEHINGGA LAMANYA SIANG TIDAK SAMA DENGAN MALAM HARI KECUALI PADA EKUATOR.

~       B ELAHAN BUMI UTARA LEBIH LUAS KE ARAH MATAHARJ DARIPADA BELAHAN BUMI SELATAN, SEHINGGA SIANG HARI LEBIH LAMA DI BELAHAN BUMI UTARA. DAERAH 66,5° SAMPAI 90° LU, SIANGNYA SAMPAI  6 BULAN.

~       LAMANYA SIANG DITAMBAH DENGAN SUDUT MATAHARI YANG LEBIH BESAR, MENGHASILKAN ENERGI MATAHARI YANG DITERIMA DI BELAHAN BUMI UTARA MENJADI MAKSIMUM PADA TANGGAL 22 JUNI, SEHINGGA TEMPERATURNYA TINGGI DAN TERJADI SOLTICE MUSLIM PANAS

ü 23,5⁰ LS PADA TANGGAL 22 JUNI ® SOLTICE MUSIM DINGIN

CIRI-CIRINYA :

~       KUTUB SELATAN CONDONG 23,5° KE MATAHARI

~       SINAR MATAHARI JAM 12.00 VERTIKAL PADA 23,5° LS.

~       DI BELAHAN BUMI SELATAN SINAR MATAHARI MENYINGGUNG 66,5° LS SEHINGGA ADA CAHAYA, SEDANGKAN PADA 66,5° LU TIDAK ADA CAHAYA. DAERAH 66,5°  SAMPAI 90° LU, MALAMNYA SAMPAI 6 BULAN.

~       LINGKARAN TERANG TIDAIK MEMBAGI LINTANG SAMA BESAR, KECUALI PADA EKUATOR..

~       LUAS BELAHAN BUMI UTARA LEBIH KECIL KE ARAH MATAHARI DIBANDINGKAN BELAHAN BUMI SELATAN, SEHINGGA MALAM HARI LEBIH LAMA DI BELAHAN BUMI UTARA.

3.    PENGARUH ATMOSFER BUMI

ü RADIASI MATAHARI YANG MELEWATI ATMOSFER AKAN MNGALAMI PENGURANGAN :

~       SEBAGIAN DIPANTULKAN KEMBALI KE ANGKASA LUAR

~       SEBAGIAN DISERAP

~       SEBAGIAN MENGALAMI PEMBAURAN (SCATTERRING) ® DIFFUSE

SISANYA MERUPAKAN RADIASI LANGSUNG KE PERMUKAAN BUMI (DIRECT)

-        KEJERNIHAN ATMOSFER AKAN MENENTUKAN JUMLAH RADIASI YANG SAMPAI PERMUKAAN BUMI

-        DAERAH BERAWAN ATAU YANG ATMOSFERNYA KOTOR ® INSOLASI LANGSUNG KECIL

NERACA ENERGI PADA PERMUKAAN BUMI

·      NERACA ENERGI PADA PERMUKAAN BUMI DAPAT DITULISKAN :

Q_n = Q_s + Q_l- Q_s - Q_l

	Radiasi netto (W m-2)							Radiasi gelombang panjang keluar (W m-2)
				Radiasi gelombang panjang datang (W m-2)
						Radiasi keluar (W m-2)
		Radiasi datang (W m-2)

 

-        NIASBAH ANTARA RADIASI GELOMBNG PENDEK (RADIASI SURYA) YANG DIPANTULKAN DENGAN YANG DATANG DISEBUT ‘ALBEDO’ :

RADIASI PANTULAN OLEH SUATU PERMUKAAN

ALBEDO =  -------------------------------------------------------------- -----------        X  100 %

RADIASI YANG DATANG ATAS SUATU PERMUKAAN

                               BESAR ALBEDO TERGANTUNG:

~       MACAM PERMUKAAN,

~       KANDUNGAN AIR DIPERMUKAAN, 

~       SUDUT DATANG SINAR MATAHARI

-        RADIASI GELOMBANG PANJANG DISERAP OLEH UAP AIR DAN CO₂, TETAPI ENERGI RADIASI YANG DISERAP KEMUDIAN DIPANCARKAN KEMBALI ® PENINGKATAN SUHU UDARA (‘PENGARUH RUMAH KACA’ ATAU ‘GREEN HOUSE SFFECT’)

-        NERACA ENERGI JUGA DAPAT DITULISKAN :

Q_n = Q_s(1-a) + Q_l

Q_n     : RADIASI NETTO

Q_s       : RADIASI YANG DATANG YNG TERUKUR DENGAN SOLARIMETER

                     (W m-²)

Q_l       : PANCARAN RADISASI GELOMBNG PANJANG (RUMUSBRUNT, W m-²)

o  PADA MALAM HARI : RADIASI SURYA (Q_s)BERNILAI NOL, SEHINGGA RADIASI NETTO (Q_n) BERNILAI NRGATIF.

o  PADA SIANG HARI : Q_s JAUH LEBIH BESAR DARI PADA (Q_l) SEHING               (Q_n) BERNILAI POSITIF

o  RADIASI NETTO YANG POSITIF DIGUNAKAN UNTUK :MEMANASKAN UDARA (H), PENGUAPAN (lE), PEMANASAN TANAH/LAUTAN (g) DAN KURANG DARI 5% UNTUK FOTOSINTESIS (P :

Q_n = H + lE + G = P

o  PADSA WAKTU Q_n NEGATIF BUKAN PEMANSAN UDARA YANG TERJADI (+H DAN +G), MELAINKAN PROSES PENDINGINAN (-H DAN –G)

o  PERSQAMAAN TERSEBUT BERLAKU BILA TIDAK ADA PEMINDAHAN PANAS SECARA HORISONTAL (ADVEKSI PANAS)

Diagram neraca energi di atmosfer (Ttrewartha & Horn,1980)

PENGARUH RADIASI TERHADAP PERTUMBUHAN TANAMAN

·      LEWAT TIGA ASPEK :

1.    INTENSITAS CAHAYA : JUMLAH CAHAYA YANG DITERIMA PER SATUAN LUAS PERMUKAAN.

CONTOH : SEMAKIN TINGI INTENSITAS CAHAYA SEMAKIN TINGGI LAJU FOTOSINTESISI

2.    KUALITAS CAHAYA : MUTU CAHAYA YANG DICERMINKAN DARI PANJANG GELOMBANG CAHAYA.

Besar kecilnya energi cahaya ditentukan oleh panjang gelombang (a)/jenis sinar :

E = hv       c V = ---      a      hc E = ----      a

Keterangan : h = konstanta Planck V = frekuensi C = kecepatan cahaya (3 x 1010 cm-1) a = panjang gelombang

3.    PERIODISITAS : LAMA PENYINARAN MATAHARI ATAU PANJANG HARI

®   FOTOPERIODISME :RESPON TANAMAN TERHADAP PANJANG RELATIF SIANG DAN MALAM :

-        TANAMAN HARI PENDEK (< 12 JAM), CONTOH : ARBEI, ASTER, SERUNI, KASTUBA, UBIJALAR; BERBUNGA AWAL MUSIM SEMI/AKHIR MUSIM PANAS

-        TANAMAN HARI PANJANG (> 12 JAM), CONTOH : LOBAK, SELADA, BIT, KEMBANG SEPATU, KENTANG; BERBUNGA AKHIR MUSIM SEMI/AWAL MUSIM PANAS

-        TANAMAN NETRAL ® TIDAK TERPENGARUH LAMA PENYINARAN.

ALAT PENGUKUR RADIASI

·      Ada yang mengukur intensitas cahaya, ada yang menukur lama penyinaran

 

Alat Pengukur Radiasi Surya

Alat Pengukur Lama Penyinaran