RUANG LINGKUP IKLIM

BAB II.  RUANG LINGKUP IKLIM

Udara yang memenuhi bumi mempengaruhi kegiatan kita dalam berbagai cara.  Kadang-kadang kita memberikan tanggapan hampir secara tidak sadar misalnya waktu kita memilih jenis pakaian yang akan dikenakan.  Pada waktu lain dibutuhkan keputusan yang diambil secara sadar, misalnya apakah kita memerlukan payung hari ini ?.  Dalam skala waktu yang lebih panjang, bentuk rumah, jenis tanaman yang diproduksi adalah contoh yang menunjukkan pengaruh iklim pada daerah tersebut. 

Rumah-rumah/bangunan di daerah bermusim dingin diperlengkapi dengan pemanas ruangan, sementara di daerah lain yang panas diperlukan pendingin ruangan, atau konstruksi rumah dibuat sedemikian rupa yang memungkinkan pendinginan secara alamiah.  Pengaruh iklim lebih penting lagi waktu lembaga-lembaga tertentu akan mengambil keputusan seperti misalnya dinas irigasi yang harus membuat perencanaan lebih dahulu untuk memastikan apakah akan cukup air dalam musim kemarau yang panjang.

Persoalan-persoalan seperti itu  yang  bersifat lokal, terjadi sehari-hari dan sudah ada sejak dulu, adalah persoalan-persoalan klimatologis yang membutuhkan prakiraan tentang kondisi masa menda­tang.  Klimatologi masa kini mencari jalan untuk dapat memecahkan persoalan tersebut.  Dalam beberapa tahun terakhir ini ruang lingkup klimatologi berkembang pesat, dan hal ini memungkinkan ahli-ahli iklim menemukan pendekatan-pendekatan untuk mencari jawaban dari masalah-masalah yang berkaitan dengan iklim.

Secara tradisional peranan klimatologi adalah untuk mengumpulkan hasil pengamatan dari unsur-unsur pembentuk iklim selama bertahun-tahun lalu menganalisa unsur-unsur tersebut sehingga didapatkan pengertian tentang proses-proses yang mengontrol iklim saat ini.  Meskipun pengamatan-pengamatan tersebut kebanyakan dilakukan di permukaan bumi, sehingga hanya menjelaskan sebagian saja dari proses iklim, hasil yang didapat merupakan informasi yang sangat berguna.  Informasi ini jika ditambah dengan pengertian tentang proses iklim dapat digunakan oleh para ahli untuk menjawab berbagai persoalan praktis pada tahun-tahun berikutnya.

Kehadiran satelit telah merubah secara total seluruh pendekatan iklim secara tradisional.  Dengan satelit, bumi dapat dipandang sebagai kesatuan yang berdiri sendiri dan dalam tiga dimensi, sehingga jelas diketahui adanya sistem iklim.  Dari sistem ini dapat dijelaskan bahwa perubahan iklim di tempat tertentu bukan hanya disebabkan oleh terjadinya perubahan iklim di tempat lain tetapi juga oleh perubahan yang terjadi di lautan, di lapisan es atau salju dan di lapisan tanah itu sendiri.

Dengan memandang bumi sebagai suatu sistem, terdapat kemajuan lain yaitu dengan dikembangkannya model-model iklim.  Model-model ini yang biasanya ditulis dalam bentuk persamaan matematika menggambar­kan hukum-hukum fisika yang mengontrol tingkah laku iklim.  Dengan model-model inilah kita dapat menduga perubahan-perubahan iklim dalam jangka panjang dan memahami kemungkinan-kemungkinan yang timbul karena perubahan itu.

Bersamaan dengan kemajuan tersebut, masyarakat juga mulai sadar akan peranan iklim.  Bencana yang terjadi akibat iklim seperti kekeringan yang terus berlangsung dan kekuatiran yang meningkat akan perubahan iklim karena bertambahnya karbon dioksida di atmosfir menjadi sebab munculnya kesadaran ini.  Hal ini mendorong para ahli untuk lebih meningkatkan pemahaman kita tentang proses-proses di atmosfir dan meningkatkan kemampuan kita untuk meramal kondisi masa datang.

Dengan demikian tujuan dari klimatologi modern adalah jelas untuk meramal kondisi di masa mendatang.  Peramalan ini mungkin menyangkut kondisi dari beberapa tahun mendatang pada lokasi tertentu yang pendekatannya dengan cara menggunakan catatan data iklim masa lampau untuk menghasilkan dugaan yang dibutuhkan.  Tetapi, mungkin juga dibutuhkan ramalan yang lebih jauh dari itu dengan luasan wilayah yang meliputi sebagian besar bumi.  Pada kondisi seperti ini, pende­katan dengan cara membuat model iklim lebih tepat digunakan.

2.1  Klimatologi sebagai suatu ilmu

Atmosfir adalah bagian terpenting dari unsur pembentuk bumi yang selalu  bergerak.  Skala gerakan atmosfir dapat berukuran molekuler seperti yang kita rasa sebagai panas sampai yang berukuran global yang mengakibatkan gerakan angin utama dalam skala besar di bumi ini.  Pada semua skala, gerakan ini menyebabkan perubahan struktur dan komposisi atmosfir.  Contoh dari perubahan karena pergerakan itu adalah siklus air dan siklus uap air yang menyebabkan pembentukan awan dan presipitasi.  Gerakan-gerakan ini dan perubahan yang ditim­bulkannya adalah hal-hal yang dibicarakan dalam klimatologi dengan lebih rinci.

Sumber utama untuk semua kegiatan di atmosfir adalah matahari, kemudian energi matahari ini menuju permukaan bumi dengan melewati atmosfir.  Dalam perjalanannya, sebagian kecil energi ini diserap yang menyebabkan terjadinya pemanasan atmosfir, bagian yang lain menuju ke permukaan bumi.  Energi yang sampai ke permukaan bumi akan memanaskan atmosfir diatasnya, sehingga dapat dikatakan bahwa permu­kaan bumi adalah sumber utama pemanasan atmosfir.

Jumlah pemanasan yang dihasilkan sangat tergantung pada tipe permu­kaan itu sendiri, jumlah ini juga bervariasi secara tempat dan waktu.  Perbedaan pemanasan itu justru menjadi faktor pembentuk iklim karena distribusi panas yang tidak merata menjadi sebab lang­sung dari gerakan udara horizontal yang kita kenal sebagai angin, sedangkan gerakan yang vertikal akan menciptakan awan dan presipita­si. 

Akhirnya sesudah mengambil bagian dalam berbagai aktivitas di dalam atmosfir, energi yang diterima dari matahari kembali lagi ke angka­sa.  Karena itu iklim dapat dipandang sebagai rangkaian dari peruba­han dan pertukaran energi di dalam atmosfir dan diantara atmosfir dengan permukaan dibawahnya. Semua proses-proses yang berhubungan dengan arus energi ini mengiku­ti hukum-hukum fisika sehingga untuk mengerti bagaimana atmosfir bekerja sangat diperlukan pemahaman hukum-hukum dan prinsip-prinsip fisika yang berkaitan.  Karena umumnya hukum-hukum ini dijabarkan dalam rumus-rumus matematika, berarti juga diperlukan pemahaman matematika.  Meskipun demikian tidak berarti konsep-konsep iklim secara umum tidak dapat dipahami dengan mudah tanpa penurunan-penu­runan rinci dari ilmu-ilmu tersebut.

Hukum-hukum fisika akan diperlukan jika pemahaman kita tentang proses-proses di atmosfir ingin diperluas, karena untuk menunjang pengertian yang mendalam kita memerlukan dua faktor yaitu hasil pengamatan (data) yang baik dan pemahaman tentang proses-proses fisik.  Untuk menggambarkan pemahaman secara kuantitatif, proses-proses fisik tersebut lebih mudah digambarkan dengan cara matematis dengan demikian peramalan juga akan mudah dilakukan.

Meskipun klimatologi lebih menekankan pada hal-hal fisik bukan berarti pengertian kimiawi tidak perlu.  Kita tahu bahwa cara energi matahari berinteraksi dengan atmosfir bergantung pada komposisi kimia pada atmosfir tersebut.  Saat ini atmosfir didominasi oleh Nitrogen dan Oksigen (Tabel 2.1).  Tetapi komposisi ini tidak seper­ti pada awal umur bumi, sepanjang evolusi atmosfir dan bumi telah terjadi perubahan komposisi gas di atmosfir.  Sebagai contoh, pada periode awal atmosfir oksigen tidak menempati posisi kedua terba­nyak, karena mungkin proses fotosintesis dari tanaman hijau waktu itu tidak seintensif sekarang.

Akhir-akhir ini perhatian tertuju pada gas-gas yang sebenarnya tergolong gas minor seperti CO₂, SO₂, NO₂ dan O₃  karena jumlahnya mulai berubah sejak revolusi industri.  Pengaruh gas-gas ini harus diperhitungkan dan untuk itu diperlukan pemahaman fisik dan kimia dan interaksi yang ditimbulkan keduanya terhadap arus energi.

Iklim juga sangat bergantung pada kondisi permukaan bumi, karena itu setiap perubahan komposisi permukaan akan mengakibatkan perubahan iklim.  Komposisi permukaan bumi terus mengalami perubahan sebagai akibat berubahnya berbagai aktivitas diatas permukaan bumi.  Sebagai contoh, luasan vegetasi dapat berubah karena perubahan penggunaan lahan sebagai akibat pertambahan penduduk yang tinggi, arus laut, luas lapisan es dan salju juga dapat berubah.  Dengan demikian untuk memahami iklim secara mendalam juga dibutuhkan pemahaman oceanologi, glaciologi dan biologi.

Ahli-ahli dalam bidang arkeologi, sejarah, antropologi dan geologi juga menyumbangkan keahliannya untuk kemajuan klimatologi, karena satu-satunya cara yang praktis untuk membandingkan suatu hasil pendugaan dengan keadaan sebenarnya adalah dengan membandingkannya terhadap iklim dimasa lalu.  Catatan kondisi masa lalu hanya mungkin didapat dari kerjasama antara ahli-ahli dari berbagai bidang ilmu diatas.

Tabel 2.1  Komposisi Atmosfir

Nama gas            Rumus Kimia              Volume kandungan

Nitrogen                      N2                         78.08%

Oksigen                       O2                         20.95%

Argon                          Ar                          0.93%

Uap air                        H20                       bervariasi

Karbon dioksida         CO2                      340 ppmv

Neon                           Ne                         18 ppmv

Helium                        He                           5 ppmv

Krypton                       Kr                           1 ppmv

Xenon                         Xe                           0.08 ppmv

Methane                      CH4                        2 ppmv

Hydrogen                    H2                           0.50 ppmv

Nitrous oxide              N2O                        0.30 ppmv

Carbon Monoxide       CO                          0.05-0.2 ppmv

Ozone                          O3                           0.02-10 ppmv

Ammonia                    NH3                        4 ppbv

Nitrogen dioksida       NO2                        1 ppbv

Sulfur dioksida           SO2                         1 ppbv

Hidrogen Sulfida        H2S                         0.05 ppbv

ppmv dan ppbv adalah per sejuta dan per milyar volume

Dengan demikian jelaslah bahwa konsep dari berbagai bidang ilmu harus digabungkan jika seorang ahli iklim ingin mengetahui penyebab iklim dan fluktuasinya secara lengkap.  Sebaliknya jika pengetahuan iklim akan digunakan dalam cara yang praktis untuk peramalan masa mendatang sehingga hasilnya dapat digunakan oleh lembaga lain dalam mengambil keputusan,  maka dibutuhkan pendekatan interdisipliner yang lebih mendalam. 

2.2  Perkembangan Klimatologi

Munculnya klimatologi sebagai ilmu berhubungan erat dengan kemajuan kemampuan manusia dalam mengamati atmosfir.  Seperti juga dalam bidang ilmu lain, hasil pengamatan yang terbaru akan menyediakan informasi dasar yang dibutuhkan untuk menjelaskan bagaimana peristi­wa-peristiwa di atmosfir terjadi.

Sebaliknya, jika muncul teori-teori baru dalam menjelaskan suatu proses di atmosfir, diperlukan kemampuan pengamatan dan pengukuran yang lebih maju untuk menguji teori-teori tersebut.  Jadi jelas bahwa kemapuan kita untuk memahami bagaimana sistim dunia bekerja, atau berubah dari waktu ke waktu, tempat ke tempat dan manfaat-manfaat lain yang dapat dihasilkan oleh iklim bergantung pada penga­matan iklim di berbagai tempat dan dalam jangka waktu yang panjang.

Klimatologi Deskriptif

Pada awalnya, pengamatan klimatologis hanya dilakukan secara visual atau pengamatan dengan perasaan tanpa peralatan atau teknik yang memadai.  Contohnya adalah pengamatan tentang kapan musim berganti, atau kapan terjadi banjir.  Meskipun gejala-gejala yang diamati sangat sedikit untuk memenuhi syarat sebagai ilmu tetapi pada jaman Yunani kuno dunia sudah dibagi dalam tiga zona : sangat panas, sedang dan beku.

Cara deskriptif ini berlangsung selama beberapa abad.  Dimensi kuan­titatif dimulai dengan penemuan barometer dan thermometer yang diikuti dengan pendataan arah angin dan jumlah curah hujan.  Pada akhir abad 19 dan awal abad 20 iklim dari sebagian besar daratan di permukaan bumi sudah dapat dijabarkan, begitu juga dengan iklim dari sebagian kecil lautan.  Semua ini bergantung pada pengamatan yang tersedia terutama presipitasi dan suhu.  Dua unsur ini memang yang terutama dalam iklim, hal ini karena alat pengukurnya lebih tersedia dan kedua unsur tersebut penting dalam pertanian.

Pesatnya pengamatan menimbulkan persoalan baru.  Begitu banyak angka sehingga pembuatan tabel yang sederhana menjadi kurang praktis, mulai diperlukan suatu metoda untuk menganalisa seperti penjumlahan pengamatan setiap bulan, atau nilai rata-rata yang meliputi beberapa tahun.  Dari analisa tersebut berkembanglah konsep pengertian normal iklim yang merupakan nilai rata-rata dari 30 tahun pengamatan.

 

Periode ini dianggap cukup panjang untuk menghilangkan keragaman dari skala kecil dan dari fluktuasi tahunan sehingga dapat merupakan ukuran yang benar dari iklim.  Saat ini, secara umum iklim digambar­kan dengan menggunakan nilai normal bulanan dari rata-rata suhu dan dari jumlah curah hujan, meskipun cukup sering konsep ini mengabur­kan dan hanya berlaku untuk nilai yang terbatas.

Pemahaman konsep normal iklim ini memungkinkan kita meringkas data dari satu stasiun pengamat.  Jika ringkasan data ini dilakukan untuk suatu daerah tertentu akan menghasilkan konsep iklim regional.  Konsep ini dimungkinkan karena stasiun-stasiun tertentu dapat dike­lompokkan karena nilai normalnya atau pola normal bulanannya hampir sama .

Pengelompokkan ini yang juga akhirnya membentuk klasifikasi iklim.  Klasifikasi ini umumnya berdasarkan analisis dan perbandingan dari data-data yang tersedia, tetapi kebanyakan pembagian iklim dibagi berdasarkan kegunaannya, misalnya hubungan iklim dengan tanaman sehingga daerah iklim akan juga menggambarkan daerah vegetasi.

Pembagian iklim sesuai kegunaannya memang akan menolong dalam hal-hal praktis seperti  mengetahui kecocokan tanaman tertentu dengan daerah tumbuhnya. Tetapi, cara ini tidak menolong untuk mengetahui penyebab keragaman iklim antar tempat. 

Perkembangan Meteorologi

Pada waktu yang bersamaaan dengan perkembangan diatas, suatu pende­katan yang benar-benar berbeda dilakukan oleh ahli-ahli dalam bidang yang lebih baru yaitu Meteorologi.  Perkembangan ilmu baru ini dimungkinkan dengan ditemukannya cara komunikasi yang cepat lewat telegraph.  Hal ini memungkinkan pengumpulan hasil pengamatan dari berbagai tempat secara serentak, kemudian dianalisa untuk peramalan cuaca dimasa mendatang.

Keperluan ramalan cepat mulanya dibutuhkan  untuk meramal datangnya badai.  Keinginan untuk memecahkan masalah ini mendorong pemahaman hukum-hukum fisika yang mengatur atmosfir.  Dengan majunya pemaha­man, kebutuhan pengamatan juga meningkat dan hal ini melahirkan unsur-unsur cuaca yang lain seperti tekanan udara, arah dan kecepa­tan angin, visibilitas, jumlah dan tipe awan dan suhu tiap jam.

Sesudah meteorologi penerbangan menjadi penting, kebutuhan pengama­tan di udara lapisan atas meningkat, sehingga diciptakan radiosonde.  Bahkan sesudah perang dunia ke II, dikembangkan metode pengamatan awan dan presipitasi dengan menggunakan radar.  Semua pengamatan baru dan teknik melakukannya dikembangkan untuk memperluas penger­tian teoritis dari proses-proses yang terjadi di atmosfir yang pada akhirnya akan meningkatkan kemampuan kita dalam meramal cuaca.

Sementara itu perkembangan klimatologi agak lambat.  Pengamatan tetap dilakukan secara tradisional meskipun ada usaha untuk menjelaskan iklim secara global.  Data-data iklim tetap banyak bermanfaat.  Contoh dari aplikasi pemanfaatan data iklim adalah konsep neraca air dan penggunaannya dalam pertanian seperti yang dilakukan oleh Thornthwaite dan rekan-rekannya di USA dan oleh Penman di Inggris.

Input dari Satelit dalam Klimatologi

Informasi yang didapat dari satelit menghasilkan dimensi baru dalam klimatologi.  Sebelumnya, semua informasi didapat dari permukaan bumi yang hanya meliputi lokasi dan waktu tertentu.  Satelit memung­kinkan peliputan global secara hampir bersamaan dan dalam bentuk tiga dimensi.  Satelit juga mampu mengukur arus energi yang menuju dan yang meninggalkan atmosfir, sebuah informasi yang tidak didapat dari sumber lain.  Informasi baru ini meningkatkan pemahaman kita tentang proses-proses di atmosfir, mendorong pengembangan simulasi model-model iklim dan memungkinkan kita membuat pendekatan-pendeka­tan dalam menduga proses-proses dan perubahan-perubahan iklim.

Satelit menghasilkan jumlah data yang banyak, untunglah hal ini diimbangi dengan kemajuan komputer dalam mengolah data.  Dengan demikian semua jenis data, dari satelit atau sumber lain, dapat dianalisa dengan cara yang efisien.

Dapat disimpulkan bahwa klimatologi sekarang ini memiliki tiga sumber data yaitu :

a.   Dari pengamatan secara tradisional yang berdasarkan pengamatan di permukaan bumi.  Sumber ini mengamati titik-titik tertentu di permukaan bumi dan karena telah berlangsung lama sumber ini memiliki ketersediaan data yang cukup lengkap.

b.  Dari pengamatan udara di lapisan atas.  Seperti juga pengama­tan  secara tradisional sumber ini hanya meliputi lokasi dan waktu tertentu dengan ketersediaan data yang memadai.

c.  Dari pengamatan satelit.  Sumber ini menghasilkan data untuk wilayah yang luas tetapi  data yang dimiliki masih terbatas.

Semua sumber ini harus digunakan dalam klimatologi.  Sejauh ini informasi dari satelit terutama digunakan dalam mempelajari kerja atmosfir pada skala global.  Penelitian-penelitian skala lokal, atau penerapan informasi iklim sebagian besar belum secara nyata dipenga­ruhi data-data terbaru ini.  Tetapi data dari satelit telah mengubah gambaran tentang iklim dan semakin lama manfaatnya makin terasa terutama dalam melengkapi data-data yang didapatkan dari pengamatan secara tradisional.

2.3.  Unsur-unsur Iklim

Telah dijelaskan sebelumnya bahwa ada berbagai unsur yang membentuk iklim.  Bertahun-tahun klimatologi berfokus pada dua unsur saja yaitu suhu dan presipitasi.  Hal ini mungkin disebabkan karena kedua unsur ini yang paling mudah diamati dan berpengaruh besar dalam kehidupan sehari-hari.  Tetapi jelas unsur-unsur iklim bukan hanya suhu dan presipitasi.  Kecepatan dan arah angin, jumlah dan tipe awan, lama penyinaran matahari, kelembaban atmosfir, tekanan udara dan visibilitas adalah unsur-unsur lain yang dapat kita amati dengan jelas setiap hari.

Dalam situasi-situasi tertentu beberapa unsur sama atau lebih penting dibanding unsur lainnya.  Misalnya dalam pertanian, kelemba­ban tanah, suhu tanah, dan penguapan lebih penting sementara dalam hal kesehatan manusia konsentrasi polutan dan kemasaman presipitasi adalah unsur yang dianggap penting.

Karena iklim mengandung campuran dari unsur-unsur tersebut definisi tiap kelompok orang tentang iklim mungkin berbeda tergantung kepen­tingan relatif dari tiap unsur.  Untuk negara empat musim, seseorang yang bertanggung jawab untuk menduga kebutuhan pemakaian listrik mungkin memandang bahwa unsur iklim yang penting hanya suhu udara sehingga ia juga memandang iklim hanya dari sisi suhu udara.  Defi­nisi iklim dari sisi seorang petani mungkin lebih rumit, karena presipitasi, suhu, laju evaporasi dan mungkin juga angin, semua diperhitungkan. Seorang ahli iklim harus mempertimbangkan semua unsur meskipun tidak semua unsur memiliki manfaat yang sama dalam semua kondisi dan beberapa unsur relatif masih kurang dipahami.  Beberapa unsur seper­ti luasan  penutupan salju secara global hanya dapat diamati dari satelit sehingga datanya kurang lengkap.  Unsur lain seperti turbu­lensi atmosfir membutuhkan instrumen yang sulit sehingga pengukuran hanya dilakukan di daerah-daerah penelitian.  Unsur yang lain lagi seperti tingkat kemasaman presipitasi baru akhir-akhir ini dianggap penting.  Secara umum kita lebih mengetahui dan memahami unsur-unsur yang telah biasa diukur seperti suhu dan presipitasi dibanding unsur-unsur yang hanya diamati dalam jumlah kecil.  Dengan demikian, unsur-unsur klimatologi dapat dibagi dalam tiga tipe yaitu :

2.3.1.  Unsur-unsur yang terukur

Tipe yang paling umum dan dikenal dari unsur-unsur iklim adalah unsur-unsur yang dapat diukur secara langsung.  Alat yang digunakan dapat merupakan sensor 'kontak langsung' yaitu sensor bersentuhan langsung dengan yang diukur atau dapat merupakan sensor dengan alat ukur 'jarak jauh' yang mengukur radiasi dari benda yang diukur kemudian dikon­versikan sesuai dengan unsur yang diamati.  Contoh pengamatan lang­sung secara umum adalah pengamatan di permukaan bumi dan di udara lapisan atas sementara pengamatan dengan satelit merupakan contoh pengamatan jarak jauh.

Pengamatan di permukaan dilakukan pada titik-titik tertentu dan mengacu hanya pada saat pengamatan. Umumnya terdapat jaringan kerja dari beberapa stasiun yang dirancang sedemikian rupa sehingga hasil dari satu lokasi dapat dengan mudah dibandingkan dengan lokasi lain.  Untuk tujuan tersebut pengamatan harus dilakukan dengan alat dan arah yang baku dan dengan prosedur yang disetujui bersama.

Sebagai contoh adalah penggunaan penakar hujan.  Curah hujan ditam­pung pada ember dengan lobang tampung, ukuran, tinggi dari permukaan tanah dan jarak dari hambatan yang baku.  Penakar ini dikosongkan pada waktu yang sama setiap hari dan curah hujan yang ditampung  diukur dengan cara yang baku.  Berbagai pembakuan telah ditetapkan melalui persetujuan internasional.  Pelayanan meteorologi di masing-masing negara menerapkan peraturan baku yang sama dengan tujuan bahwa data yang didapat dari lokasi tersebut adalah data yang bermu­tu dan akurat.

Berapa luas daerah yang diwakili oleh suatu pengamatan sebagian besar ditentukan oleh penggunaan informasi yang didapat.  Jika informasi yang didapat digunakan untuk penelitian yang mendalam tentang pengaruh iklim terhadap penyakit mungkin dituntut banyak pengukuran dalam luasan yang sempit.  Sebaliknya, satu stasiun dapat dianggap mewakili ribuan kilometer persegi jika informasi yang didapat akan digunakan untuk mengetahui kebutuhan pemakaian listrik.

Pengukuran di tingkat permukaan telah dilakukan bertahun-tahun dan menghasilkan informasi penting tentang perubahan-perubahan yang terjadi.  Tetapi, dalam menggunakan informasi ini harus berhati-hati.  Hanya beberapa stasiun yang bertahan bertahun-tahun tenpa ada perubahan.  Perubahan apapun meski hanya pindah lokasi beberapa meter mengarahkan alat pada kondisi yang berbeda.  Sangat penting untuk melihat karakteristik permukaan dengan tujuan mengetahui pengaruh-pengaruh apa yang terdapat atau terjadi karena perubahan kondisi alat.

Meskipun letak stasiun tidak berubah, keadaan sekeliling mungkin berubah seperti penebangan pohon atau pertambahan rumah-rumah pendu­duk sekitar stasiun.  Jelaslah bahwa meskipun data dari permukaan sangat lengkap dan dapat memberi informasi berharga tentang peruba­han iklim, data-data itu harus diteliti sebelum menarik kesimpulan.

Pengamatan di lautan jelas kurang dikenal dibanding pengamatan di daratan.  Beberapa negara memiliki kapal cuaca pada tempat-tempat tertentu yang mengamati pengamatan baku.  Meningkatnya pengamatan di laut di gunakan untuk melengkapi pengetahuan kita tentang iklim di atas permukaan laut.  Melalui satelit hasil pengamatan di laut dikirim ke stasiun darat dan melengkapi data-data iklim yang didapat dari daratan.

Cara yang paling umum untuk mendapatkan data dari lapisan udara atas adalah dengan menggunakan radiosonde.  Alat ini adalah sebuah paket alat yang dilayangkan dengan menggunakan sebuah balon.  Didalam paket ini terdapat instrumen pengukur suhu, kelembaban, dan tekanan udara.  Setiap hari di beberapa ribu stasiun di seluruh dunia dilak­ukan dua kali pengamatan yaitu tengah hari (12.00) dan tengah malam (00.00) waktu GMT.  Beberapa stasiun menggunakan jenis yang lebih canggih yang disebut rawinsonde yang dilengkapi dengan pengukur arah dan kecepatan angin.

Hampir semua pengukuran ini adalah jenis pengukuran 'kontak lang­sung' karena alat-alat bersentuhan dengan yang diukur.  Pengukuran ini juga merupakan pengukuran satu titik yang ketepatannya ditentu­kan oleh ketepatan alat, pemeliharaan alat, penempatan dan pembacaan alat dan oleh proses pendataan sehingga informasi yang didapat bermanfaat untuk ahli iklim.

Pengamatan Satelit

Satelit adalah alat utama dalam penginderaan jarak jauh.  Alat ini dapat mengukur suhu permukaan, suhu atmosfir, dan membuat citra awan dan permukaan secara digital.  Prinsip kerja alat ini adalah dengan menangkap radiasi yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek yang diteliti, dengan demikian harus dipastikan alat ini mengarah pada tujuan yang tepat.  Persoalan lain yang timbul berkaitan dengan perpindahan radiasi melewati atmosfir yang mungkin menghalangi pengukuran. 

Meskipun hal tersebut bukan merupakan masalah yang tak teratasi tetapi perhatian yang serius harus diberikan untuk memastikan keaku­ratan alat sehingga hasil pengukuran akan bermanfaat.

 Hasil yang didapat setelah dikoreksi adalah nilai pancaran yang merupakan nilai gabungan dari seluruh daerah yang 'ditangkap' oleh radiometer di satelit.  Umumnya luasan daerah ini mencapai beberapa kilometer persegi.  Jelaslah bahwa jenis pengamatan ini berbeda dengan pengamatan di tingkat permukaan bumi.  Keuntungan lain dari pengamatan satelit adalah bahwa satelit memungkinkan pengamatan untuk daerah-daerah yang jauh dan sulit dicapai yang tidak memiliki sumber data lain dan dapat mengamat pada luasan global secara terus menerus.

2.3.2.  Unsur-unsur iklim yang 'diturunkan'

Melengkapi unsur-unsur iklim yang langsung diukur, ada unsur-unsur yang diturunkan dari unsur-unsur tersebut.  Contoh dari unsur-unsur yang diturunkan dari unsur-unsur yang diukur misalnya, jumlah unit panas yang dibutuhkan selama musim tanam, yaitu jumlah dari suhu yang berada diatas nilai ambang tertentu.  Nilai ini dibutuhkan untuk menghitung kebutuhan panas.  Kemudian berapa peluang hujan yang dapat menimbulkan banjir, lalu indeks kenyamanan yang memberikan nilai kuantitatif dari respon tubuh manusia terhadap kondisi iklim.  Faktor-faktor ini yang tidak diukur langsung melainkan diturunkan dengan rumus-rumus tertentu.  Unsur-unsur ikolim ini memainkan peranan penting dalam menggambarkan iklim pada penerapan tertentu.

Evaporasi adalah kasus khusus untuk unsur iklim jenis ini.  Evapora­si dapat diukur secara langsung, tetapi untuk mendapatkan hasil yang akurat sangat mahal dan membutuhkan banyak pertimbangan lagipula penguku­ran secara langsung terbatas pada lokasi tertentu.  Karena evaporasi adalah unsur penting dalam berbagai aspek pengelolaan air maka dikembangkan teknik-teknik untuk menurunkan pendugaan evaporasi dari unsur-unsur iklim lain.  Cara ini sekarang lebih umum digunakan dan juga lebih mudah.

Unsur-unsur alternatif yang menolong pendugaan

Akhirnya ada unsur-unsur iklim yang disebut sebagai unsur-unsur alternatif.  Umumnya unsur-unsur ini adalah indikator yang bersifat non-atmosfir yang digunakan untuk mengetahui kondisi iklim dimasa lalu pada waktu belum terdapat alat-alat pencatat.  Contoh unsur-unsur ini adalah: lingkaran tahu­nan pohon, catatan waktu panen, jumlah serangan hama/penyakit tanaman adalah variabel-variabel unsur alternatif yang telah digunakan untuk menduga kondisi iklim dimasa lampau.  Mungkin dimasa datang akan ditemukan lagi unsur-unsur lain yang berguna untuk tujuan ini.

2.4.  Sistem Iklim

Kunci untuk pemahaman terbaru tentang iklim dan klimatologi terletak pada cara memandang iklim.  Iklim adalah suatu sistem yang tidak hanya berkaitan dengan bagian-bagian dari atmosfir tetapi juga pada berbagai tipe media di permukaan sehingga menghasilkan suatu kesa­tuan (Gambar 2.1).

Gambar 2.1  Gambaran secara skematik dari komponen-komponen pemben­tuk sistem iklim.  Panah tebal adalah contoh dari proses eksternal dan panah putus-putus adalah contoh dari proses internal

Titik pandang yang sistimatis ini tidak sepenuhnya baru, tetapi penekanan terhadap pengaruh permukaan bumi menambah dimensi baru.  Adalah tidak mungkin memahami arus dan siklus energi dan kejadian-kejadian di atmosfir tanpa mempertimbangkan materi permukaan bumi.

Ide apapun tentang pertukaran energi, yang merupakan titik awal dan kerangka umum dari pemahaman klimatologi, harus mengikut sertakan pengaruh permukaan bumi.  Atmosfir dipanaskan dari bawah sebagai akibat dari penyerapan energi surya oleh permukaan bumi sementara jenis permukaan yang berbeda akan memberikan reaksi yang berbeda dalam hal penerimaan energi ini.

Sebagai contoh, salju dan es memantulkan sebagian besar energi sehingga sulit menjadi panas dibandingkan dengan permukaan tanah yang lebih cepat panas.  Lautan memberikan reaksi yang lain karena lautan menyimpan energi tanpa kenaikan suhu yang berarti.  Energi yang disimpan lautan dapat dipindahkan, atau disebarkan oleh gelom­bang laut atau dibawa ke lapisan yang lebih dalam untuk dilepaskan lagi ke permukaan sesudah disimpan dalam beberapa tahun.

Jelaslah bahwa berbagai tipe permukaan memiliki waktu tanggap yang berbeda sehingga tidak ada perpindahan energi yang terjadi begitu saja dan dalam waktu cepat dari permukaan ke atmosfir.  Pengaruh dari perbedaan permukaan ini baru akhir-akhir ini disadari bersamaan dengan dimulainya pandangan yang menyeluruh dari sistim iklim.

Dengan cara yang sama juga kita harus mempertimbangkan pergerakan subtansi-subtansi di dalam  atmosfir dan pertukaran yang terjadi antara atmosfir dan permukaan.  Secara klimatologis, air dalam berbagai bentuknya merupakan hal yang harus diperhatikan karena ia bergerak dari permukaan bumi, melewati atmosfir dan akhirnya kembali lagi ke permukaan.  Berbagai hal tentang siklus air secara rinci telah dipahami dengan baik dan pendekatannya secara sistimatik telah digunakan selama bertahun-tahun.

Materi lain yang mulai mendapat perhatian adalah karbondioksida.  Persoalan utama dalam menduga iklim dimasa datang berkaitan erat dengan munculnya substansi baru di atmosfir.  Konsentrasi karbon­dioksida di atmosfir sangat bergantung pada berapa banyak kelebihan CO₂ yang dapat ditahan oleh proses-proses di permukaan.  Berbagai permukaan memiliki waktu tanggap yang berbeda dan ini baru sedikit diketahui.  Hal ini menambah keyakinan bahwa sangat penting meman­dang sistem iklim secara keseluruhan.

Arus Energi dan Perubahannya

Perubahan penting di permukaan termasuk jika gerakan atmosfir di pertimbangkan, ditunjukkan oleh arus energi pada Gambar 2.2.  Dalam bentuk yang ringkas, gambar ini menunjukkan cara energi diubah untuk menghasilkan gerakan di atmosfir yang akhirnya membentuk iklim.

Titik awal dari arus energi adalah pemanasan permukaan yang terjadi karena sebagian besar energi yang datang dari surya diserap permu­kaan dan membentuk sumber energi dasar untuk semua pergerakan di atmosfir.  Perbedaan pemanasan antar tempat menjadi sebab langsung dari perbedaan suhu secara horizontal dalam skala besar dan juga menjadi sebab dari ketidak-stabilan konvektif lokal.

Massa udara yang dipanaskan dari bawah (sebagai input) cenderung bergerak naik sehingga meningkatkan energi potensial yang tersedia (daya angkat).  Melalui perbedaan energi secara horisontal, energi potensial ini dapat dilepas dalam aktivitas-aktivitas konvektif atau dalam gerakan horizontal skala besar dan regional (sinoptik). 

Secara keseluruhan akibat yang ditimbulkan adalah terjadinya angin yang bertiup diatas permukaan bumi.  Pada akhirnya, semua jalur energi menghilang dalam gerakan molekuler yang acak (sebagai output).  Semua transformasi energi yang terlibat dalam arus energi bersifat degeneratif yaitu diubah menjadi bentuk yang lebih sederha­na seperti panas atau suara.

Sebenarnya, klimatologi dapat didefinisikan sebagai ilmu yang mempelajari fluktuasi aliran energi dalam skala lokal dan global yang meliputi periode waktu yang cukup panjang sehingga fluktuasi yang disebabkan oleh cuaca dapat dihilangkan.

Gambar 2.2.  Transformasi energi di atmosfir.  Hampir semua input energi ke atmosfir adalah hasil pemanasan permukaan setelah terjadi penyerapan radiasi surya.  Gerakan skala besar dipecah menjadi gerakan dengan skala lebih kecil dan akhirnya menjadi energi kinetik dari pergerakan molekuler.

2.5.  Skala Ruang dan Waktu dalam Klimatologi

Seperti telah ditunjukkan sebelumnya, kegiatan di atmosfir terdapat pada berbagai skala yang masing-masing berkaitan dengan pengamatan dan teknik analisa tertentu.  Karena atmosfir terus menerus bergerak skalanya dapat beragam dari ukuran satu tanaman atau satu rumah sampai ke ukuran luasan bumi.  Untuk memahami semua kegiatan pada semua skala tidaklah mudah.  Untunglah, keadaan ini dapat disederha­nakan dengan suatu cara.

Secara tradisional, ahli-ahli cuaca telah membagi seluruh cakupan iklim dalam berbagai kategori yang lebih mungkin untuk ditangani yaitu skala mikro, lokal, meso dan makro (Gambar 2.3).  Pembagian ini didasarkan pada beberapa faktor, terutama teknik pengamatan yang diperlukan untuk menjelaskan gejala-gejala pada skala tersebut dan teknik analisa yang diperlukan untuk memahami gejala-gejala terse­but.

Perlu diingat bahwa gejala pada skala waktu yang pendek cenderung terjadi di skala ruang yang sempit sementara gejala-gejala pada skala waktu yang panjang mempengaruhi daerah yang luas.  Juga dapat dikatakan bahwa gejala-gejala cuaca pada skala waktu yang panjang tersusun dari kumpulan ciri/kejadian jangka pendek dan gejala-gejala pada skala regional adalah kumpulan dari pengaruh-pengaruh pada skala lokal.  Meskipun terdapat pembagian bukan berarti tidak ada kaitan yang erat antar skala.  pembagian skala dalam iklim bukanlah sesuatu yang kaku.

Gambar 2.3.  Skala waktu dan tempat dari berbagai gejala atmosferik.  Nampak ada hubungan yang mendekati linier antara ukuran kejadian di atmosfir dengan skala waktu.

Hal ini tidak berarti kita dapat menganggap iklim sebagai penjumla­han dari gejala-gejala dalam skala kecil yang akhirnya menghasilkan kejadian-kejadian skala besar.  Jauh lebih tepat untuk terlebih dahulu mempertimbangkan mekanisme kekuatan iklim dalam skala besar seperti yang digambarkan dalam neraca energi dan neraca air.  Dengan cara itu kita dapat menyimpulkan bagaimana atmosfir bekerja dalam skala besar, lalu bagaimana kondisi global ini akan mempengaruhi iklim secara lokal dan regional.  Jadi, hal-hal dalam skala besar yang umumnya lebih konsisten dalam waktu, yang harus dipertimbangkan lebih dulu baru kemudian kondisi iklim dipermukaan bumi dapat disim­pulkan.

Semua hal yang tampak dalam Gambar 2.3 telah dipelajari dengan cukup rinci dan merupakan aspek-aspek yang diperhitungkan dalam meteorolo­gi, meskipun inti dari meteorologi adalah pada skala yang disebut 'sinoptik'.  Sinoptik  adalah skala luasan yang setara dengan luasan negara untuk ukuran Eropa atau negara bagian untuk ukuran USA, sedang skala waktunya meliputi beberapa hari. Teknik-teknik yang digunakan dalam meteorologi sangat banyak, bera­gam dan agak rumit.  Penekanan dari ilmu ini adalah pada pengemban­gan suatu pemahaman yang mengarah pada ramalan jangka pendek dari tempat dan waktu tertentu.  Sebaliknya ahli-ahli iklim lebih terta­rik pada pemahaman yang mengarah pada pendugaan jangka panjang atau peluang ramalan yang tidak terlalu spesifik dalam waktu dan mungkin hanya menggambarkan keadaan umum suatu tempat.

Tanpa mengabaikan perbedaan diantara keduanya, banyak pemahaman yang dikembangkan dalam meteorologi harus dipadukan sebagai bagian dari pemahaman klimatologi.  Terlebih lagi dengan makin banyaknya kesa­maan antara klimatologi dan meteorologi akan lebih banyak lagi interaksi yang dibutuhkan.

Meskipun demikian, konsep dari Gambar 2.3 harus diperluas jika kita ingin mendapatkan pandangan yang realistik tentang klimatologi.  Pertama, kita harus menambah skala waktu agar dapat menjangkau kondisi dari skala dekade (10 tahunan) sampai millenium (1000 tahu­nan).  Kedua, kita harus memasukkan 'persepsi' dari unsur-unsur iklim.  Pandangan manusia harus diikutsertakan jika kemajuan  pema­haman kita tentang proses-proses iklim akan ditransformasikan keda­lam masyarakat, sehingga masyarakat dapat menggunakan pemahaman itu untuk memanfaatkan atau menghindar dari pengaruh iklim.

Dengan demikian Gambar 2.4 diusulkan sebagai cara pandang yang menyeluruh tentang iklim.  Pada gambar ini aspek meteorologi dapat digambarkan sebagai daerah yang mendominasi sudut kiri depan dari kubus iklim ini dan luasan ini merupakan wilayah yang paling kita pahami.  Usaha untuk meluaskan pengertian kita pada bagian-bagian lain dari kubus ini adalah fokus dari klimatologi modern.

Proses-proses dasar tertentu terjadi dalam semua skala atau dengan kata lain tidak terikat pada skala. Proses-proses itulah  yang disebut sebagai faktor pengontrol iklim dan ilmu yang mempelajari disebut Klimatologi Fisik seperti yang akan kita pelajari selanjut­nya, dengan titik awal: pemahaman energi.  Jadi dalam  Bab 3 kita memperlakukan proses-proses di atmosfir sebagai rangkaian aktivitas yang mengambil energi yang datang dalam bentuk sinar matahari, mengubahnya menjadi berbagai bentuk energi, bergerak di seputar atmosfir dan akhirnya kembali.  Sebab langsung dari sistem energi ini yaitu distribusi suhu juga akan didiskusikan.

Salah satu akibat penting dari pertukaran energi adalah terbentuknya siklus air yang meliputi es di daerah kutub, air dalam bentuk cair di lautan atau sebagai hujan, juga dalam bentuk uap di atmosfir.  Air dalam segala bentuknya tidak hanya penting untuk kehidupan tetapi juga memodifikasi dan menggerakkan sistem energi .  Jadi air bukan hanya  bagian dari iklim tetapi memainkan peranan penting dalam menciptakan iklim.

Klimatologi Dinamis

Begitu kita tambahkan pemikiran tentang gerakan udara horizontal (angin) kedalam pemahaman kita tentang iklim, kita merubah klimatol­ogi fisik menjadi klimatologi dinamis, dan pengaruh skala mulai diperkenalkan.  Kita membagi klimatologi dinamis dalam 3 skala untuk menunjukkan dengan jelas bagaimana unsur pengontrol iklim melahirkan apa yang kita anggap sekarang sebagai iklim yang utuh.

Gambar 2.4.  Kubus iklim.  Iklim dapat dipandang dalam tiga domain : waktu, tempat dan persepsi manusia.  Pembagian dari domain yang digambarkan disini dimaksudkan untuk menggambarkan pentingnya inter­aksi antar dimensi. Klimatologi Fisik

Skala ini dimulai dari skala yang terbesar yaitu skala global , kemudian terdapat juga skala regional atau sinoptik dan akhirnya yang terkecil adalah skala lokal yang mungkin hanya mencangkup ukuran seluas lahan atau kota.  Sedangkan skala waktu untuk iklim dapat dimulai dari menit, hari, musim ,tahun bahkan sampai dekade (10 tahunan).  Masing-masing skala ini membutuhkan tehnik dan pene­kanan yang berbeda dalam kerangka umum pemahaman kita tentang hukum-hukum fisika yang menerangkan kegiatan atmosfir.

Akhirnya, diharapkan dengan memahami unsur-unsur iklim kita mampu mengembangkan semua unsur tersebut untuk dapat menjawab pertanyaan "bagaimana kondisi iklim dimasa mendatang?".  Kita masih memerlukan banyak pendekatan, pengamatan dan informasi untuk dapat menjawab pertanyaan ini.

Free Template Blogger collection template Hot Deals BERITA_wongANteng SEO theproperty-developer