Transcript UTS MET6 - arifberbagi

NERACA ENERGI
MATAHARI & BUMI
SEMESTER GASAL 2007
KULIAH KE-6
BY: SET
NERACA ENERGI PERMUKAAN
Neraca radiasi secara global dibagi 2:
1. Radiasi gelombang pendek
(Neraca Radiasi Matahari)
2. 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:
1. Panas terasa (sensible heat) sebesar 7%
2. Panas tersembunyi (latent heat) sebesar 24%
(bagian kanan Gambar)
NERACA ENERGI PERMUKAAN
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:
1. + G (pemanasan muka bumi), + H (memanaskan udara), +
LE (menguapkan air), + P (fotosintesis)
2. – 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
QH
m
 C .T
p
air
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:
Q
E
m
L
water
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)
Q
B
H
Q E
• 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
1. How much sensible heat is needed to warm 2
kg of dry air by 5oC?
(Cp:1004.67 J.kg-1.K-1)
2. 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
Q 
H
B.(Q  R )
G
(1  B)
n
Q 
E
(Q  R )
G
(1  B)
n
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.