PETUNJUK UMUM PEMBELAJARAN Program pembelajaran disusun dalam bentuk 1 modul. Modul ini terdiri dari 2 bagian yaitu Petunjuk Umum dan Kegiatan Belajar. Kegiatan belajar terdiri dari : kegiatan belajar 1-4, topik, tujuan umum pembelajaran, tujuan khusus pembelajaran, uraian dan contoh, latihan, rangkuman, tes formatif, unpan balik dan tindak lanjut, referensi dan kunci jawaban. Setiap kegiatan belajar di tulis kompetensi dan sub kompetensi, diuraikan petunjuk belajar, kegiatan dan latihan yang akan dilakukan, dan dilengkapi dengan rangkuman. Setelah semua kegiatan dilakukan dan rangkuman telah dibaca, maka mahasiswa dapat mengerjakan tes formatif yang telah disediakan. Mahasiswa harus mengikuti urutan kegiatan yang harus dilakukan. Setelah tes formatif selesai dikerjakan mahasiswa, pekerjaan diperiksa sendiri dengan menggunakan kunci jawaban. Jika memenuhi syarat maka mahasiswa dapat pindah ke kegiatan belajar lain, jika tidak maka mahasiswa mengulangi lagi bagian-bagian yang belum dikuasai.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
PETUNJUK UMUM PEMBELAJARAN
Program pembelajaran disusun dalam bentuk 1 modul. Modul ini terdiri dari 2
bagian yaitu Petunjuk Umum dan Kegiatan Belajar. Kegiatan belajar terdiri dari :
kegiatan belajar 1-4, topik, tujuan umum pembelajaran, tujuan khusus pembelajaran,
uraian dan contoh, latihan, rangkuman, tes formatif, unpan balik dan tindak lanjut,
referensi dan kunci jawaban. Setiap kegiatan belajar di tulis kompetensi dan sub
kompetensi, diuraikan petunjuk belajar, kegiatan dan latihan yang akan dilakukan,
dan dilengkapi dengan rangkuman. Setelah semua kegiatan dilakukan dan
rangkuman telah dibaca, maka mahasiswa dapat mengerjakan tes formatif yang telah
disediakan. Mahasiswa harus mengikuti urutan kegiatan yang harus dilakukan.
Setelah tes formatif selesai dikerjakan mahasiswa, pekerjaan diperiksa sendiri dengan
menggunakan kunci jawaban. Jika memenuhi syarat maka mahasiswa dapat pindah
ke kegiatan belajar lain, jika tidak maka mahasiswa mengulangi lagi bagian-bagian
yang belum dikuasai.
KEGIATAN BELAJAR
A. Kegiatan Belajar 1
PRESIPITASI
1. Tujuan Umum Pembelajaran
Mahasiswa diharapkan dapat memahami dengan benar proses terjadinya presipitasi.
2. Tujuan Khusus Pembelajaran
1. Mahasiswa dapat menjelaskan pengertian presipitasi
2. Mahasiswa dapat menjelaskan proses terjadinya presipitasi
3. Mahasiswa dapat menjelaskan perbedaan antara presipitasi orografis, frontal dan
konvektif
4. Mahasiswa dapat menjelaskan bentuk-bentuk presipitasi
5. Mahasiswa dapat menjelaskan cara mengukur presipitasi.
PRESIPITASI
A. Mekanisme Presipitasi
Presipitasi adalah curahan atau jatuhnya air dari atmosfer ke permukaan bumi
dan terjadi dalam bentuk yang berbeda, yaitu curah hujan di daerah tropis dan curah
hujan serta salju di daerah beriklim sedang (C. Asdak).
Presipitasi adalah faktor utama yang mengendalikan proses daur hidrologi di
suatu DAS. Terbentuknya ekologi dan tata guna lahan di suatu daerah sebagian besar
ditentukan atau tergantung pada fungsi daur hidrologi dan dengan demikian
presipitasi merupakan kendala sekaligus kesempatan dalam usaha pengelolaan
sumber daya tanah dan air.
Proses terjadinya presipitasi diawali ketika sejumlah uap air di atmosfer
bergerak ketempat yang lebih tinggi oleh adanya tekanan uap air. Uap air bergerak
dari tempat dengan tekanan uap air lebih besar ke tempat dengan tekanan uap air
yang lebih kecil. Uap air yang bergerak ke tempat yang lebih tinggi tersebut pada
ketinggian tertentu akan mengalami kejenuhan dan apabila hal ini diikuti dengan
terjadinya kondensasi maka uap air tersebut akan berubah bentuk menjadi butiran air
hujan.
Udara di atmosfer mengalami proses pendinginan melalui beberapa cara
antara lain oleh adanya pertemuan antara dua massa udara dengan suhu yang berbeda
atau oleh sentuhan antara massa udara dengan suhu yang berbeda atau sentuhan
antara massa udara dengan obyek atau benda dingin. Secara ringkas dan sederhana,
terjadinya hujan terutama karena adanya perpindahan massa air basah ke tempat yang
lebih tinggi sebagai respon adanya beda tekanan antara dua tempat yang berbeda
ketinggiannya. Di tempat tersebut, karena adanya akumulasi uap air pada suhu yang
rendah maka terjadilah proses kondensasi dan pada gilirannya massa air basah
tersebut jatuh sebagai air hujan. Namun demikian, mekanisme berlangsungnya hujan
melibatkan tiga faktor utama. Dengan kata lain, akan terjadi hujan apabila
berlangsung 3 kejadian sebagai berikut :
1. kenaikan massa uap air ke tempat yang lebih tinggi sampai saatnya atmosfer
menjadi jenuh.
2. Terjadi kondensasi atas partikel-partikel uap air di atmosfer.
3. Partikel uap air tersebut bertambah besar sejalan dengan waktu untuk
kemudian jatuh ke bumi dan permukaan laut (sebagai hujan) karena gaya
gravitasi.
B. Tipe-Tipe Hujan
Bentuk atau tipe presipitasi dapat dibagi berdasarkan atas dasar genetiknya (asal mula
proses presipitasi dan berdasarkan bentuk presipitasi.
Klasifikasi Genetik
Klasifikasi ini didasarkan atas asal mula dari proses terbentuknya sampai terjadi
presipitasi. Proses terjadinya presipitasi ini melalui tahapan-tahapan sampai proses
turunjunya presipitasi. Berdasarkan genetiknya di bedakan atas:
1. Hujan konvektif (convectional storms), tipe hujan ini disebabkan oleh adanya
beda panas yang diterima permukaan tanah dengan panas yang diterima oleh
lapisan udara diatas permukaan tanah tersebut. Adara yang mengalami
pemanasan dipermukaan tanah naik keatas dan mengalami kondensasi.
Presipitasi konvektif mempunyai cirri berlangsung singkat (jarang melebihi 1
jam) tapi berintensitas sangat tinggi. Presipitasi total bias berjumlah 8-10 cm.
Udara panas
awanawan
Gambar 3. Pendinginan konvektif
2. Hujan Frontal (frontal/cyclonic storms), tipe hujan yang umumnya disebabkan
oleh bergulungnya dua massa udara yang berbeda suhu dan kelembaban.
Hujan frontal dapat dibedakan menjadi hujan frontal dingin dan hangat. Hujan
frontal dingin biasanya mempunyai kemiringan permukaan frontal yang besar
dan menyebabkan gerakan massa udara ketempat yang lebih tinggi, lebih
cepat sehingga bentuk hujan yang dihasilkan adalah hujan lebat dalam waktu
yang singkat. Sebaiknya pada hujan frontal hangat, kemiringan permukaan
frontal tidak terlalu besar sehingga gerakan massa udara ketempat yang lebih
tinggi dapat dilakukan dengan perlahan-lahan. Hujan yang dihasilkannya
adalah hujan yang tidak terlalu lebat dan berlangung dalam waktu yang lama.
permukaah terputus
timur
hujan
udara dingin
permukaan terputus
panas
muka dingin muka panas
Gambar 2. Pendinginan frontal
3. Hujan Orografik (Orographic storms), jenis hujan yang umumnya terjadi
didaerah pegunungan, yaitu ketika massa udara bergerak ketempat yang lebih
tinggi mengikuti bentang lahan pegunungan sampai saatnya terjadi proses
awan
kondensasi. Sebagian besar presipitasi jatuh pada sisi lereng arah datangnya
angina. Sedangkan sisi lereng akan menerima hujan yang lebih sedikit, karena
sebagian jatuh pada lereng yang searah dengan datangnya massa udara.
Daerah sisi lereng yang menerima hujan sedikit disebut daerah bayangan
hujan.
Arah angin turun
Arah angin naik
Udara panas
Gunung
Laut
Gambar 3. Orografik
Curah hujan di Indonesia dipengaruhi oleh monsoon yang ditimbulkan oleh
adanya sel tekanan (udara) tinggi dan sel tekanan (udara) rendah di daratan Asia dan
Australia secara bergantian. Dalam bulan desember, januari dan februari, dibelahan
bumi utara terjadi musim dingin, akibatnya tedapat sel tekanan tinggi di daratan Asia.
Sementara di belahan bumi selatan pada waktu itu berlangsung musim panas,
sehingga terdapat sel tekanan tinggi di daratan Australia. Karena adanya perbedaan
tekanan udara di kedua daratan tersebut maka pada periode desember, januari dan
februari bertiup angin dari sel takanan tinggi di Asia menuju sel takanan rendah di
Australia. Angin ini sering disebut Monsun Barat. Pada bulan juni, juli, agustus,
sebaliknya terdapat sel takanan rendah di daratan Asia dan sel takanan tinggi di
daratan Australia yang mengakibatkan timbulnya Monsun Timur atau Monsun
Tenggara.
Dalam peiode transisi antara Monsun Barat dan Monsun Timur (maret, april,
mei) dan transisi antara Monsun Barat dan Monsun Timur (september, oktober,
november) pada umunya arah angin berubah-ubah dan kecepatan angin biasanya
berkurang. Periode transisi ini biasanya disebut Musim Pancaroba.
C. Faktor yang Mempengaruhi Hujan
Salah satu fungsi utama kelembaban udara adalah sebagai pelindung
permukaan bumi. Kelembaban udara dapat menurunkan suhu dengan cara menyerap
atau memantulkan sekurang-kurangnya setengah radiasi matahari gelombang pendek
yang menuju ke permukaan bumi. Ia juga membantu menahan keluarnya radiasi
matahari gelombang panjang dari permukaan bumi pada waktu siang dan malam hari.
Sejalan dengan meningkatnya suhu udara, meningkat pula kapasitas udara
dalam menampung uap air. Sebaliknya, ketika udara bertambah dingin, gumpalan
awan menjadi bertambah besar dan pada gilirannya akan jatuh sebagai air hujan.
Dalam mempelajari besarnya kandungan air di dalam udara, dikenal dua unsur
kelembaban udara. Kelembaban spesifik dan kelembaban absolut. Kelembaban
spesifik adalah banyaknya uap air (dalam gram) yang terdapat di dalam 1 kg udara
basah (gr/kg). Sedangkan kelembaban absolut adalah perbandingan massa uap air
dengan volume udara total (gr/m3).
Perbedaan kedua jenis kelembaban tersebut adalah bahwa pada kelembaban
spesifik perubahan tekanan udara tidak akan mempengaruhi besar kecilnya
kelembaban. Sebaliknya pada kelembaban absolut perubahan tekanan udara akan
memberikan pengaruh pada angka kelembaban di tempat tersebut. Kerapatan udara
kering pada permukaan laut biasanya sekitar 1,28 gr/m3. sedang kelembaban absolut
pada permukaan laut umumnya kurang dari 0,005 gr/m3. Dengan demikian lapisan
atmosfer mengandung air kurang dari 0,5%.
Energi Matahari
Seperti telah disebutkan di muka bahwa energi matahari adalah “mesin” yang
mempertahankan berlangsungnya daur hidrologi. Ia juga bersifat mempengaruhi
terjadinya perubahan iklim. Pada umumnya besarnya energi matahari mencapai
permukaan bumi adalah 0,5 langley/menit. Namun demikian, besarnya energi
matahari bersih yang diterima permukaan bumi bervariasi tergantung pada letak
geografis dan kondisi permukaan bumi. Permukaan bumi bersalju sebagai contoh,
mampu merefleksikan 80% dari radiasi matahari. Sementara permukaan bumi dengan
jenis tanah berwarna gelap dapat menyerap 90% (Wanielista, 1990). Adanya
perbedaan keadaan geografis tersebut mendorong terjadinya gerakan udara di
atmosfer, dan dengan demikian, juga berfungsi dalam penyebaran energi matahari.
Energi matahari bersifat memproduksi gerakan massa udara di atmosfer dan di atas
lautan. Energi ini merupakan sumber tenaga untuk terjadinya proses evaporasi dan
transpirasi. Evaporasi berlangsung pada permukaan badan perairan sedangkan
transpirasi adalah kehilangan air dari dalam vegetasi. Energi matahari mendorong
terjadinya daur hidrologi melalui proses radiasi. Sementara penyebaran kembali
energi matahari dilakukan melalui proses konduksi dari daratan dan konveksi yang
berlangsung di dalam badan air dan atmosfer.
Konduksi adalah suatu proses transportasi udara antara dua lapisan (udara)
yang berdekatan apabila suhu kedua lapisan tersebut berbeda. Untuk konduktifitas
termal. Besarnya laju pindah panas adalah sebagai berikut (Rosemberg et al. 1985)
qx = KT {(ΔT)/x)
qx = laju pindah persatuan luas (cal/cm2-dt)
KT = angka tetapan konduktivitas termal pada kedudukan konstan
(cal/cm2-dt)
ΔT = beda suhu (0C)
X = jarak (cm)
Angin
Angin adalah gerakan massa udara, yaitu gerakan atmosfer atau udara nisbi
terhadap permukaan bumi. Parameter tentang angin yang biasanya dikaji adalah arah
dan kecepatan angin. Kecepatan angin penting karena dapat menentukan besarnya
kehilangan air melalui proses evapotranspirasi dan mempengaruhi kejadian-kejadian
hujan. Untuk terjadinya hujan diperlukan adanya gerakan udara lembab yang
berlangsung terus-menerus. Dalam hal ini, gerakan udara (angin”) berfungsi sebagai
tenaga penggerak terjadinya gerakan udara lembab tersebut. Peralatan yang
digunakan untuk menentukan besarnya kecepatan angin dinamakan anemometer.
Apabila dunia tidak berputar pada porosnya. Pola angin yang terjadi semata-
mata ditentukan oleh siklus termal. Angin akan bertiup ke arah katulistiwa sebagai
udara hangat dan udara yang mempunyai berat lebih ringan akan naik ke atas dan
digantikan oleh udara padat yang lebih dingin. Oleh adanya perputaran bumi pada
porosnya massa udara (frontal) akan bergerak dari barat ke timur. Energi matahari
dan rotasi bumi saling berkaitan dalam sirkulasi termal. Apabila ada dua massa udara
dengan dua suhu yang berbeda bertemu, maka akan terjadi hujan di batas antara dua
massa udara tersebut.
Dalam satu hari, kecepatan dan arah angin dapat berubah-rubah. Perubahan
ini seringkali disebabkan oleh adanya beda suhu antara daratan dan lautan. Angin
umumnya bertiup dari bidang permukaan lebih dingin ke bidang permukaan yang
lebih hangat. Pada siang hari di bulan kemarau arah angin cenderung bertiup dari
lautan ke arah daratan yang lebih hangat. Pegunungan juga mempunyai pengaruh
terhadap perubahan arah angin oleh adanya proses pemanasan di salah satu sisi
pegunungan tersebut dan dengan demikian akan menyebabkan beda suhu antara satu
punggung gunung dengan lainnya. Adanya beda suhu tersebut menyebabkan
terjadinya perubahan arah angin. Proses kehilangan panas oleh adanya padang pasir
daerah beraspal dan daerah dengan banyak bangunan juga dapat menyebabkan
terjadinya perubahan arah angin. Antara dua tempat yang tekanan atmosfernya
berbeda ada gaya yang arahnya dan tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan
rendah. Secara ringkas dapat dikatakan bahwa arah horizontal gerak atmosfer
terhadap permukaan bumi disebabkan oleh satu atau gabungan dari gaya gradient
tekanan gaya Coriolis dan gaya gesekan. Penjelasan lebih terinci tentang sifat dan
mekanisme gaya-gaya penggerak atmosfer tersebut dapat dilihat, antara lain dalam
buku “Metereologi” oleh Prawirowardoyo (1996).
Suhu Udara
Suhu mempengaruhi besarnya curah hujan, laju evaporasi dan transpirasi.
Suhu juga dianggap sebagai salah satu faktor yang dapat memperkirakan dan
menjelaskan kejadian dan penyebaran air di muka bumi. Dengan demikian, adalah
penting untuk mengetahui bagaimana cara menentukan besarnya suhu udara.
Pengukuran besarnya suhu memerlukan pertimbangan-pertimbangan sirkulasi
udara dan bentuk-bentuk permukaan alat ukur suhu udara tersebut. Satuan untuk suhu
umumnya diekspresikan dalam derajat Celsius (0C) dan Fahrenheit (0F) atau dalam
skala-skala absolut. Suhu harian rata-rata diwujudkan dalam bentuk interval dari data
suhu yang dikumpulkan. Untuk mendapatkan angka suhu harian rata-rata rumus
berikut ini dapat dimanfaatkan.
Tave = suhu harian rata-rata (0C)
Ti = suhu udara per jam (0C)
D. Pengukuran Presipitasi
Tujuan utama setiap metode pengukuran presipitasi adalah untuk
mendapatkan contoh yang benar-benar mewakili curah hujan di seluruh kawasan
tempat pengukuran dilakukan WMO (World Meteorological Office), 1997. Karena
itu di dalam memasang suatu penakar presipitasi haruslah dijamin bahwa :
1. Percikan tetesan hujan ke dalam dan ke luar penampung harus di cegah
2. Kehilangan air dari reservoir oleh penguapan haruslah seminimal mungkin
3. Jika ada, salju haruslah melebur
Tentunya, pemajanan penakar hujan adalah sangat penting untuk pengukuran
yang benar-benar mewakili. Beberapa persyaratan disajikan di bawah:
1. Untuk memperkecil pengaruh turbelensi angin (Larson dan Peck, 1974),
tinggi penakar harus dipertahankan seminimal mungkin. Sebaliknya, penakar
hujan harus ditetapkan cukup tinggi, agar tidak tertutup oleh salju. Penakar
hujan setinggi tanah harus dilindungi dari gangguan hewan. Untuk
perbandingan pengukuran semua penakar hujan dalam suatu jaringan haruslah
ditempatkan pada tinggi yang sama.
2. Bilamana mungkin, mulut penakar haruslah parallel dengan permukaan tanah.
Pada daerah yang berbukit, dimana penakar kerap kali harus ditempatkan di
atas bukit, ketelitian tangkapan penakar yang baku dapat ditingkatkan dengan
memiringkannya tegak lurus permukaan tanah (lihat Storey dan Hamilton,
1943) atau dengan menggunakan penakar hujan stereo (Storey dan Hamilton,
1943 dan Sevruk, 1974). Namun, lokasi pada suatu kemiringan lereng
umumnya harus dihindari.
3. Suatu lokasi yang terlindung dari kekuatan penuh angin harus dipilih. Akan
tetapi, abyek di sekitarnya tidak boleh lebih dekat dengan penakar yang
melebihi suatu jarak yang sama dengan “n” kali (pada umumnya n = 4; di Itali
n = 10 dan di negeri Belanda n = 2) tinggi penakar hujan. Suatu cara alternatif
adalah dengan membangun pariasi angin di sekitar penakar.
Pemilihan suatu tipe penakar hujan tertentu dan lokasinya di suatu tempat
tergantung pada beberapa faktor diantaranya:
1. Dapat dipercaya (ketelitian pengukuran)
2. Tipe data yang diperlukan (menit, harian dan lain-lain)
3. Tipe presipitasi yang akan diukur (adanya salju, tebalnya salju)
4. Dapat diperbandingkan dengan penakar hujan lain yang ada
5. Biaya instalasi dan perawatannya
6. Intensitas perawatan
7. Mudahnya perawatan (deteksi kebocoran)
8. Gangguan oleh hewan atau manusia
Sesudah suatu tipe penakar hujan dipilih, maka langkah selanjutnya adalah
memutuskan jumlah minimum penakar yang dibutuhkan untuk suatu kawasan.
Pengajuan ini tergantung pada maksud tujuan penelitian, posisi geografis kawasan
tersebut (aspek iklim mikro seperti pengaruh orografi), dan urbanisasi kawasan
tersebut (Gray, 1973).
E. Perhitungan Presipitasi
Para pakar hidrologi dalam melaksanakan pekerjaannya seringkali
memerlukan informasi besarnya volume presipitasi rata-rata untuk suatu daerah
tangkapan air atau daerah aliran sungai. Untuk mendapatkan data curah hujan yang
dapat mewakili daerah tangkapan air tersebut diperlukan alat penakar hujan dalam
jumlah yang cukup. Dengan semakin banyaknya alat-alat penakar hujan yang
dipasang di lapangan diharapkan dapat diketahui besarnya variasi hujan di tempat
tersebut dan juga besarnya presipitasi rata-rata yang akan menunjukkan besarnya
presipitasi yang terjadi di daerah tersebut.
Sistem jaringan kerja dari sejumlah alat penakar hujan akan mewakili
sejumlah titik-titik pengamatan besarnya atau ketebalan curah hujan di daerah
tersebut. Dalam menentukan besarnya presipitasi (rata-rata) di suatu daerah aliran
sungai dengan memanfaatkan system jaringan kerja dari alat-alat penakar hujan
(bagaimanapun baiknya pengaturan sample yang dilakukan), tetap saja akan terjadi
kesalahan yang berkaitan dengan sifat acak alamiah dari kejadian-kejadian hujan
(Wiesner, 1970). Ketelitian hasil pengukuran presipitasi akan tergantung pada
veriabilitas spasial curah hujan. Dengan demikian diperlukan lebih banyak lagi alat-
alat penakar hujan, terutama di daerah dengan kemiringan lereng besar dan daerah-
daerah yang banyak menerima tipe curah hujan lebat (thunderstorm) dibandingkan
tipe curah hujan frontal (Hutchinson, 1970; Browning, 1987).
Secara umum, ketelitian hasil pengukuran presipitasi akan meningkat dengan
meningkatnya jumlah alat penakar hujan yang digunakan. Tetapi, tingkat kerapatan
alat penakar hujan yang tinggi seringkali sulit mengaturnya di lapangan, disamping
mahal biayanya. Cara penyelesaian yang merupakan kompromi antara keterbatasan
jumlah alat penakar hujan yang digunakan dengan hasil ketelitian tetap memadai
adalah dengan membuat klasifikasi antara lain: klasifikasi tentang karakteristik
topografi seperti ketinggian tempat, kemiringan lereng, dll. Sebagai contoh, apabila
pengukuran besarnya presipitasi di suatu daerah dimaksudkan untuk penelitian air
larian, maka strategi penempatan alat penakar hujan lebih diprioritaskan pada tempat-
tempat yang dianggap sebagai sumber air larian. Dengan pendekatan yang sama hal
tersebut dilakukan untuk pengukuran curah hujan untuk penelitian erosi atau
sedimentasi. Dengan cara penempatan alat penakar hujan yang disesuaikan dengan
keperluan pengukuran, maka jumlah alat penakar hujan diperlukan di lapangan dapat
dikurangi tanpa mengorbankan tingkat ketelitian yang diinginkan.
Untuk menghitung curah hujan harian, bulanan, dan tahunan di suatu sub-
DAS/DAS, umumnya digunakan dua cara perhitungan, yaitu :
(1) Rata-rata aritmatik
(2) Teknik poligon (thiessen poligon)
Prosedur perhitungan curah hujan tahunan rata-rata cara Aritmatik
Prosedur perhitungan curah hujan tahunan rata-rata metoda aritmatik mengacu
pada lokiasi dan jumlah stasiun penakar hujan di sub-DAS Citarik, Jawa Barat.