National Geography

SKALA ATMOSFER

Dalam Meteorologica, Aristoteles (384-322 SM) dianggap sebagai berbagai macam fenomena seperti yang dianut oleh ilmu ini. Sejak jaman dahulu, fenomena meteorologi yang berpikir untuk mengambil tempat di dalam bumi dan di ruang membentang dari planet kita ke Bulan. Sebagai subjek, meteorologi tidak batas-batas tertentu yang terkait dengan itu hari ini dan, karena tidak hanya mencakup berbagai aspek cuaca, tetapi juga pelangi, komet, dan meteor, Aristoteles dianggap penelitian meteorologi sebagai semacam jembatan antara De caelo ( Di Surga) dan De-Nya generatione et corruptione. Dalam Meteorologica, ia menggunakan teori dari empat elemen, bahwa semua materi terdiri dari prinsip-prinsip bumi, udara, api, dan air dalam berbagai derajat, dan diasumsikan dua pernapasan (satu basah dan kering lainnya, serupa, masing-masing, untuk uap dan asap) untuk menjelaskan efek dalam apa yang bisa disebut atmosfer.

Dalam Renaissance, karya-karya filsafat, puisi, dan sastra banyak yang didedikasikan untuk topik ", meteor" berbagai penampilan di atmosfer. Bunga dalam subjek ini juga dirangsang oleh laporan dari pelayaran samudera, yang pengetahuan diperbesar dari berbagai fenomena atmosfer, dan dengan perkembangan baru dalam disiplin ilmu seperti misalnya geografi dan studi kristal. Sampai abad ketujuh belas, Aristoteles Meteorologica dianggap teks pada subjek, dan terus mengerahkan pengaruh yang kuat.

Penggunaan barometer dan termometer, masing-masing, diizinkan kuantifikasi tekanan atmosfer dan pengukuran suhu, sedangkan hygrometer, anemometer, dan alat pengukur hujan yang disukai pendekatan baru untuk fenomena uap air, angin, dan hujan. Observasi, eksperimentasi, dan kuantifikasi menjadi tren di Meteorologi Baru.

Meteorologi adalah ilmu yang mempelajari tentang atmosfer bumi. Atmosfer adalah selubung gas yang menyelimuti bumi atau kumpulan partikel-partikel gas yang menyelimuti permukaan bumi.

Atmosfer juga terdiri dari fluida dan partikel. Partikel-partikel dibagi menjadi 2 jenis, yaitu :
1. Partikel basah, contohnya hujan.

2. Partikel kering, contohnya debu, uap air laut, gas pembakaran hutan.

Cuaca adalah keadaan fisis atmosfer di suatu saat pada suatu tempat.

Iklim adalah keadaan rata-rata cuaca pada suatu periode yang cukup lama atau daerah yang cukup luas.

Pengertian Observasi Udara Permukaan

Observasi udara permukaan suatu pengamatan yang dilakukan oleh Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika. Observasi udara permukaan biasa disebut Observasi Synoptik. Synoptik sendiri berasal dari bahasa Yunani dan terdiri atas dua kata, yaitu Syn yang artinya bersama dan Optik yang artinya melihat. Jadi, Synoptik dapat diartikan dengan pengamatan secara serentak pada waktu yang sama.

Dalam kaitannya dengan obsevasi synoptik kita tidak akan pernah lepas dari observasi atau pengamatan dan obsever. Observasi atau pengamatan didefinisikan sebagai suatau rangkaian proses kegiatan mengadakan, berdasarkan aturan atau prosedur yang ditetapkan untuk menilai suatu atau lebih parameter tertentu untuk mendapatkan hasil (output) secara kuantitatif dan atau kualitatif. Kegiatan mengadakan adalah kegiatan untuk membuat ada dari tidak ada. Aturan atau prosedur sendiri adalah suatau tahapan yang harus dilalui, parameter - parameter yang diamati atau dinilai dalam pengamatan synoptik antara lain :

• Suhu atau Temperatur Udara (T)

• Kelembaban Udara (RH)

• Penynaran Matahari (S)

• Penguapan (E)

• Precepitation

• Visibiliti

• Awan Rendah

• Keadan Tanah

Data ini nantinya diolah dikode, di sandi atau dihitung untuk menjadi berita cuaca (berita Synoptik) yang merupakan informasi cuaca berupa angka – angka sandi dari hasil pengamatan synoptik.

Atmosfer

Dalam kegiatan meteorologi termasuk pengamatan synoptik, kita tidak lepas dari atmosfer, khususnya Trroposfer. Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi, diperkirakan tebel atmosfer mencapai sekitar 12.000 km. Lapisan udara ini banyak mengandung nitrogen (78%) dan oksigen (21%) dalam bentuk gas. Fungsi atmosfer antara lain : 

Mengatur dan menyarring sinar matahari yang mengenai dan yang dipantulkan oleh permukaan bumi sehingga suhu di permukaan bumi tidak berubah dengan extrim.

Sebagai medium bagi penjalaran gelombang bunyi.

Susunan Atmosfer

Sebanyak 97 % udara terletak pada lapisan paling bawah hingga 29 km di atas permukaan air laut. Lapisan udara semakin tipis sejalan dengan bertambahnya ketinggian. Ketingggian Troposfer tidak sama pada setiap tempat di permukaan bumi, khusus di ekuator ketinggian troposfer bisa mencapai 17-18 km, sedangkan di kutub sekitar 6-8 km.

Lapisan Atmosfer

Berdasarkan ketinggian, temperatur dan susunan gasnya, lapisan uadar dapat dibagi menjadi beberapa lapisan, yaitu troposfer, startosfer, mesofer dan termosfer.

a) Troposfer

   Lapisan terbawah dari atmosfer, Termosfer dipisahkan dari lapisan atasnya (stratosfer) oleh tropopause. Tebal troposfer di Khatulistiwa ±16 km, di daerah antara khatulistiwa dan kutub sekitar ±11 km, dan di kutub kurang dari 8 km. Temperatur udara di troposfer manurun dengan bertambahnya ketinggian pada permukaan bumi, temperatur rata – rata 20ºC, dan pada ketinggian sekitar 5 km temperatur udara mencapai 0ºC. Segala macam fenomena cuaca, seperti, hujan, awan, angin, badai dan petir terjadinya pada lapisan ini.

b) Startosfer

    Lapisan ini berada di atas lapisan troposfer, stratosfer dipisahkan dari lapisan di atasnya (mesofer) oleh tropopause. Temperatur uadara di startosfer meningkat dengan brtambahanya ketinggian. Pada lapisan startosfer terdapat lapisan Ozon (O3), yang merupakan bagi makhluk hidup dari pengaruh radiasi Ultraviolet sinar matahari. Lapisan ozon terletak pada ketinggian antara 20-55 km diatas permukaan bumi. Penipisan lapiasan ozon, seperti yang terjadi dewasa ini, akan mengubah iklim sehingga dapat memperburuk kehidupan di muka bumi ini. Pada lapisan stratosfer sudah tidak terdapat uap air, debu, ataupun awan.

c) Mesofer

   Lapisan ini berada di atas lapisan stratosfer, mesofer dipisahkan dari lapisan diatasnya (termosfer) oleh Mesopause. Temperatur uudara pada lapisan mesofer berkurang dengan adanya ketinggian.

d) Termosfer

   Lapisan ini berada di atas lapisan mesofer. Termosfer berada diatas 80 km dari permukaan bumim Temperatur pada lapisan termosfer meningkat dengan bertambahnya ketinggian.
Pada ketinggian 100-175 terdapat lapisan yang sangat kuat, daya iomisasinya, dan disebut lapisan Kennely – Heaviside.

Atmosfer adalah lapisan udara yang menyelimuti bumi secara menyeluruh dengan ketebalan lebih dari 650 km.  Gerakan udara dalam atmosfer terjadi terutama karena adanya pengaruh pemanasan sinar matahari serta perputaran bumi.  Perputaran bumi ini akan mengakibatkan bergeraknya masa udara, sehingga terjadilah perbedaan tekanan udara di berbagai tempat di dalam atmosfer yang dapat menimbulkan arus angin.

Pada lapisan atmosfer terkandung berbagai macam gas.  Berdasarkan volumenya, jenis gas yang paling banyak terkandung berturut-turut adalah nitrogen (N2) sebanyak 78,08%, oksigen (O2) sebanyak 20,95%,  argon sebanyak 0,93%, serta karbon dioksida (CO2) sebanyak 0,03%.  Berbagai jenis gas lainnya jufga terkandung dalam atmosfer, tetapi dalam konsentrasi yang jauh lebih rendah, misalnya neon (Ne), helium (He), kripton (Kr), hidrogen (H2), xenon (Xe), ozon (O3), metan dan uap air.

Di antara gas-gas yang terkandung di dalam atmosfer tersebut, karbon dioksida dan uap air terkandung dalam konsentrasi yang bervariasi dari tempat ke tempat, serta dari waktu ke waktu untuk uap air.

Keberadaan atmosfer yang menyelimuti seluruh permukaan bumi memiliki arti yang sangat penting bagi kelangsungan hidup berbagai organisme di muka bumi.  Fungsi atmosfer antara lain :

1.      Mengurangi radiasi matahari yang sampai ke permukaan bumi pada siang hari dan hilangnya panas yang berlebihan pada malam hari.

2.      Mendistribusikan air ke berbagai wilayah permukaan bumi

3.      Menyediakan okisgen dan karbon dioksida.

4.      Sebagai penahan meteor yang akan jatuh ke bumi.

Peran atmosfer dalam mengurangi radiasi matahari sangat penting.  Apabila tidak ada lapian atmosfer, suhu permukaan bumi bila 100% radiasi matahari diterima oleh permukaan bumi akan sangat tinggi dan dikhawatirkan tidak ada organisme yang mampu bertaham hidup, termasuk manusia.

Dalam mendistribusikan air antar wilayah di permukaan bumi, peran atmosfer ini terlihat dalam siklus hidrologi.  Tasnpa adanya atmosfer yang mampu menampung uap air, maka seluruh air di permukaan bumi hanya akan mengumpul pada tempat yang paling rendah.  Sungai-sungai akan kering, seluruh air tanah akan merembes ke laut, sehingga air hanya akan mengumpul di samudera dan laut saja.  Pendistribusian air oleh atmosfer  ini memberikan peluang bagi semua mahluk hidup untuk tumbuh dan berkembang di seluruh permukaan bumi.

CUACA

Cuaca adalah keadaan udara pada saat tertentu dan di wilayah tertentu yang relatif sempit dan pada jangka waktu yang singkat. Cuaca terdiri dari seluruh fenomena yang terjadi di atmosfer Bumi atau sebuah planet lainnya. Cuaca biasanya merupakan sebuah aktivitas fenomena ini dalam waktu beberapa hari. Cuaca rata-rata dengan jangka waktu yang lebih lama dikenal sebagai iklim. 

Unsur-Unsur Cuaca dan Iklim

Ada beberapa unsur yang mempengaruhi cuaca dan iklim, yaitu suhu udara, tekanan udara, kelembaban udara dan curah hujan.

1. Suhu Udara

Suhu udara adalah keadaan panas atau dinginnya udara. Alat untuk mengukur suhu udara atau derajat panas disebut thermometer. Biasanya pengukuran dinyatakan dalam skala Celcius (C), Reamur (R), dan Fahrenheit (F). Suhu udara tertinggi di muka bumi adalah di daerah tropis (sekitar ekuator) dan makin ke kutub, makin dingin.

Di lain pihak, pada waktu kita mendaki gunung, suhu udara terasa dingin jika ketinggian bertambah. Kita sudah mengetahui bahwa tiap kenaikan bertambah 100 meter, suhu udara berkurang (turun) rata-rata 0,60 C. Penurunan suhu semacam ini disebut gradient temperatur vertikal atau lapse rate. Pada udara kering, besar lapse rate adalah 10 C. Tapi kita juga akan menemukan kenaikan suhu yang sejalan dengan naiknya ketinggian, contoh : di Stratosfer, Ionosfer, fenomena semacam ini diberinama inversi.

Faktor-faktor yang mempengaruhi tinggi rendahnya suhu udara suatu daerah adalah:
a. Lama penyinaran matahari.

b. Sudut datang sinar matahari.

c. Relief permukaan bumi.

d. Banyak sedikitnya awan.

e. Perbedaan letak lintang.

Matahari merupakan sumber panas. 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.

2. Tekanan Udara

Tekanan atmosfer adalah tekanan pada titik manapun di atmosfer bumi. Umumnya, tekanan atmosfer hampir sama dengan tekanan hidrostatik yang disebabkan oleh berat udara di atas titik pengukuran. Massa udara dipengaruhi tekanan atmosfer umum di dalam massa tersebut, yang menciptakan daerah dengan tekanan tinggi (antisiklon) dan tekanan rendah (depresi). Daerah bertekanan rendah memiliki massa atmosfer yang lebih sedikit di atas lokasinya, di mana sebaliknya, daerah bertekanan tinggi memiliki massa atmosfer lebih besar di atas lokasinya.

Meningkatnya ketinggian menyebabkan berkurangnya jumlah molekul udara secara eksponensial. Karenanya, tekanan atmosfer menurun seiring meningkatnya ketinggian dengan laju yang menurun pula. Berikut adalah rumus pendekatan untuk tekanan atmosfer:

di mana P adalah tekanan dalam pascal dan h adalah ketinggian dalam meter. Persamaan ini menunjukkan bahwa tekanan pada ketinggian 31 km asalah sekitar 10(5-2) Pa = 1000 Pa, atau 1% dari tekanan pada permukaan laut. Secara kasar, untuk beberapa kilometer di atas permukaan laut, tekanan berkurang 100 hPa per kilometer.

3. Kelembapan Udara

Kelembapan adalah konsentrasi uap air di udara. Angka konsentasi ini dapat diekspresikan dalam kelembapan absolut, kelembapan spesifik atau kelembapan relatif. Alat untuk mengukur kelembapan disebut higrometer. Sebuah humidistat digunakan untuk mengatur tingkat kelembapan udara dalam sebuah bangunan dengan sebuah pengawalembap (dehumidifier). Dapat dianalogikan dengan sebuah termometer dan termostat untuk suhu udara. Perubahan tekanan sebagian uap air di udara berhubungan dengan perubahan suhu. Konsentrasi air di udara pada tingkat permukaan laut dapat mencapai 3% pada 30 °C (86 °F), dan tidak melebihi 0,5% pada 0 °C (32 °F)

Kelembapan Absolut

Kelembapan absolut mendefinisikan massa dari uap air pada volume tertentu campuran udara atau gas, dan umumnya dilaporkan dalam gram per meter kubik (g/m3).

Kelembapan Relatif

Kelembapan spesifik adalah metode untuk mengukur jumlah uap air di udara dengan rasio terhadap uap air di udara kering. Kelembapan spesifik diekspresikan dalam rasio kilogram uap air, per kilogram udara.

AWAN

Gambar macam - macam awan Awan adalah massa terlihat dari tetesan air atau kristal beku tergantung di atmosfer di atas permukaan bumi atau tubuh planet lain. Awan juga massa terlihat yang tertarik oleh gravitasi, seperti massa materi dalam ruang yang disebut awan antar bintang dan nebula. Awan Kumulus, yaitu awan yang bergumpal dan bentuk dasarnya horizontal Awan Stratus, yaitu awan tipis yang tersebar luas dan menutupi langit secara merata Awan Cirrus, yaitu awan yang berdiri sendiri, halus dan berserat, sering terdapat kristal es tetapi tak menimbulkan hujan Keluarga Awan Awan Tinggi (Keluarga A) Bentuk awan tinggi antara 10.000 dan 25.000 kaki (3.000 dan 8.000 m) di daerah kutub , 16.500 dan 40.000 kaki (5.000 dan 12.000 m) di daerah beriklim sedang dan 20.000 dan 60.000 kaki (6.000 dan 18.000 m) di daerah tropis. Awan di Keluarga A meliputi: Genus Cirrus (Ci): gumpalan awan putihberserat kristal es halus yang terlihat jelas di langit biru. Secara umum non-konvektif kecuali castellanus dan spesies floccus. Spesies fibratus Cirrus (Ci fi): cirrus berserat tanpa jumbai atau kait. Spesies uncinus Cirrus (Ci UNC): Hooked cirrus filamen. Spesies spissatus Cirrus (Ci spi): cirrus Patchy padat. Spesies castellanus Cirrus (Ci cas): Sebagian cirrus menara. Spesies floccus Cirrus (Ci flo): Sebagian cirrus berumbai. Genus Cirrocumulus (Cc): lapisan awan yang tampak seperti ombak di pasir pantai, berbentuk bulat kecil atau serpih dan bewarna putih yang berkelompok atau berbaris.[1] Spesies Cirrocumulus stratiformis (Cc str): Sheets atau patch yang relatif datar cirrocumulus. Spesies Cirrocumulus lenticularis (Cc len): Lens cirrocumulus berbentuk. Spesies Cirrocumulus castellanus (Cc cas): cirrocumulus menara. Spesies Cirrocumulus floccus (Cc flo): cirrocumulus berumbai. Genus Cirrostratus (Cs): A non-konvektif cadar tipis yang biasanya menimbulkan halos. Matahari dan bulan terlihat di garis yang jelas. Biasanya mengental menjadi menjelang altostratus depan hangat atau daerah tekanan rendah. Spesies Cirrostratus fibratus (Cs fib): cirrostratus berserat kurang terlepas dari cirrus. Spesies Cirrostratus nebulosus (Cs neb): rata selubung cirrostratus. Awan Tengah (Keluarga B) Awan Tengah cenderung terbentuk pada 6.500 kaki (2.000 m), tetapi dapat terbentuk pada ketinggian sampai 13.000 kaki (4.000 m), 23.000 kaki (7.000 m) atau 25.000 kaki (8.000 m), tergantung pada daerah. Umumnya lebih hangat iklim, semakin tinggi dasar awan. Nimbostratus merupakan awan pada ketinggian menengah yang dapat bergerak turun hingga ketinggian rendah pada saat hujan. The World Meterological Organisasi mengklasifikasikan Nimbostratus sebagai awan menengah yang dapat mengentalkan ke dalam rentang ketinggian rendah selama hujan. Awan Rendah (Keluarga C1) Ini ditemukan dari dekat permukaan hingga 6.500 kaki (2.000 m) dan termasuk Stratus genus. Ketika awan Stratus kontak dengan tanah, mereka disebut kabut , meskipun tidak semua bentuk kabut dari Stratus. Awan di Keluarga C1 meliputi: Genus stratocumulus (Sc): awan konveksi yang sedikit biasanya dalam bentuk pola-pola tidak teratur atau bulat, mirip dengan altocumulus tetapi ukurannya lebih besar dan bewarna lebih gelap. Spesies stratocumulus stratiformis (Sc str): Sheets atau patch yang relatif datar stratocumulus. Spesies stratocumulus lenticularis (Sc len): Lens stratocumulus berbentuk. Spesies stratocumulus castellanus (Sc cas): stratocumulus menara. Genus Stratus (St): awan berlapisan seragam yang menyerupai kabut tetapi tidak menyentuh ke permukaan tanah (relatif tinggi).[2] Spesies nebulosus Stratus (St cotok): rata selubung Stratus. Spesies Stratus fractus (St fra): kasar putus selembar Stratus. Awan Rendah Tengah (Keluarga C2) Awan ini dapat didasarkan manapun dari permukaan dekat sekitar 10.000 kaki (3.000 m). Cumulus biasanya bentuk pada rentang ketinggian rendah tapi dasar akan naik ke bagian bawah kisaran menengah saat kondisi kelembaban relatif sangat rendah. Nimbostratus biasanya bentuk dari altostratus di tengah rentang ketinggian tapi dasar mungkin mereda ke kisaran rendah selama precipitaion. Kedua jenis awan dapat mencapai ketebalan yang signifikan dan kadang-kadang diklasifikasikan sebagai awan vertikal (Keluarga D), terutama di Eropa. Namun, cumulus biasa, menurut definisi, tidak sesuai dengan tingkat vertikal yang menjulang cumulus (kumulus congestus) atau paling cumulonimbus . Nimbostratus Sangat tebal dapat perkiraan cumulus menjulang, tetapi jatuh juga pendek tingkat vertikal awan cumulonimbus berkembang dengan baik. Awan Vertikal (Keluarga D) Genus cumulonimbus (Cb): awan dengan massa besar dan menjulang dari ketinggian rendah hingga sangat tinggi, rawan badai dan petir. Mereka membentuk dalam massa udara yang sangat stabil, khususnya sepanjang front yang bergerak cepat dingin. Spesies calvus cumulonimbus (Cb cal) Spesies capillatus cumulonimbus (Cb cap). Fitur Supplimentary inkus capillatus cumulonimbus (Cb ink cap). Fitur Supplimentary dengan mammatus cumulonimbus (Cb Mam). Genus Cumulus (Cu) Spesies Cumulus congestus (WMO: Cu Con / ICAO: TCU): awan dengan ukuran vertikal (lebar) yang besar dan bewarna gelap keabu-abuan.