Po 5 Kebumian
Po 5 Kebumian
Po 5 Kebumian
KEBUMIAN – PAKET 5
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
TEKANAN
Tekanan merupakan besarnya gaya yang bekerja pada luas dasar suatu kolom tertentu. Di
bagian bawah atmosfer, massa yang tertarik gravitasi akan semakin banyak, dan semakin ke
atas semakin. Akibatnya molekul udara akan lebih banyak terkonsentrasi dibagian bawah
dan memberikan tekanan yang lebih besar. Satuan SI untuk tekanan adalah Pascal (Pa),
Tekanan atmosfer dinyatakan dalam hectopascal (hPa) = seratus Pascal.
1 hPa = 100 Pa
Tekanan sering juga dinyatakan dalam millibars (mb)(nonSI)
1 mb = 1 hPa
Tekanan muka laut = 1013.25 mb = 1013.25 hPa
Pada peta persebaran tekanan, daerah-daerah yang memiliki nilai tekanan yang sama besar
dihubungakan dengan garis isobar.
TEKANAN DAN KETINGGIAN
Ada perbedaan yang sangat kontras antara gradien horizontal dan vertikal untuk variabel
cuaca seperti tekanan dan temperatur. Secara umum gradien vertikal jauh lebih besar dari
gradien horizontal. Gradien vertikal bernilai sekitar ~0.14 mb m-1sedangkan gradien
horizontal : < 0.1 mb km-1 (typikal ~0.01 mb km-1)
Pada ketinggian yang mendekati puncak Gunung Everest (sekitar 9 km atau 29.000 kaki),
tekanan udara akan sekitar 300 mb. Puncaknya di atas hampir 70 persen dari semua molekul
di atmosfer. Pada ketinggian sekitar 50 km, tekanan udara sekitar 1 mb, yang berarti 99,9
persen dari semua molekul berada di bawah level ini. Namun atmosfer memanjang ke atas
untuk ratusan kilometer, secara bertahap menjadi lebih tipis sampai akhirnya menyatu dengan
luar angkasa.
Keterangan :
adalah perubahan kalor, dimana bernilai positif ketika sistem menerima kalor
disekitarnya, sebaliknya bernilai negatif ketika mendapatkan kalor dari lingkungan.
adalah perubahan suhu, dimana bernilai positif ketika suhu akhir lebih tinggi dari awal,
bernilai negatif sebaliknya.
adalah perubahan volume, dimana bernilai positif ketika volume sistem bertambah,
bernilai negatif ketika berkurang.
adalah perubahan tekanan, dimana bernilai positif ketika tekanan sistem naik, negatif
sebaliknya.
adalah bahang spesifik, tiap satuan massa pada volume tetap.
adalah bahang spesifik, tiap satuan massa pada tekanan tetap
Persamaan (1) menunjukkan perubahan kalor ketika terjadi perubahan suhu dan
perubahan volume sistem dengan tekanan yang konstan, sedangkan persamaan (2)
menunjukkan perubahan kalor ketika terjadi perubahan suhu dan perubahan tekanan
dengan volume tetap.
Oleh karena itu, hukum pertama termodinamika dapat dirumuskan sebagai berikut :
Kalor yang diperlukan = perubahan energi internal + kerja yang dilakukan.
Pada umumnya, persamaan (2) lebih banyak digunakan karena faktor yang diamati lebih
mudah, yaitu perubahan suhu dan tekanan yang mudah diukur, sedangkan volume tetap.
Proses adiabatik kering merupakan proses dimana tidak ada pertukaran panas antara sistem
dan lingkungan. Dikatakan adiabatik kering apabila massa udara di dalamnya tidak
mengandung uap air. Karena proses adiabatik tidak melibatkan pertukaran panas, maka .
........................................................................................................................(3)
Karena , dengan menganggap massa adalah 1 kg (atau membandingkan volume
langsung dengan massa jenis ( ), maka :
........................................................................................................................(4)
Dalam proses adiabatik tidak terjadi pertukaran kalor. Udara sekelilingnya dianggap diam,
sehingga berlaku persamaan hidrostatik
........................................................................................................................(5)
Dengan mensubtitusi persamaan (5) ke persamaan (4), maka didapatkan persamaan :
............................................................................................................................(6)
Apabila parsel udara bergerak ke atas, akan bernilai (+), akan bernilai (-), yang
menunjukkan temperatur semakin menurun dengan bertambahnya ketinggian. Ini berlaku
sebaliknya, sehingga dapat ditulis:
- ............................................................................................................................(7)
................................................................................................................................(8)
adalah laju penurunan adiabatik kering, sehingga apabila dimasukkan nilai g = 9,81 m/s 2
dan = 0,24 cal/g, maka bernilai 0.98oC/100 m ≈ 1oC/100 m.
Berikut adalah contoh proses Adiabatik:
Kenaikan plumes konvektif
Pemanasan/Pendinginan permukaan
c. Kelembaban spesifik (q) adalah jumlah uap air (biasa dalam gram) yang terdapat
dalam 1 kg udara lengas, dinyatakan dalam g/kg.
d. Tekanan uap/tekanan parsial uap air (e) merupakan tekanan yang disebabkan oleh uap
air yang terdapat di dalam atmosfer, dinyatakan dalam mb (1 mb = 100 N/m = 10 3
dyne/cm2).
e. Titik Embun adalah temperatur dimana parcel udara dengan kandungan uap air
konstan harus didinginkan pada tekanan tetap untuk menjadi jenuh
f. Perbandingan campuran (mixing ratio) merupakan perbandingan masa uap air
terhadap masa udara kering
DIAGRAM TERMODINAMIK
Diagram yang menunjukkan kesetimbangan termdinamis udar pada kondisi tertentu biasa
disebut diagram termodinamik. Diagram termodinamik yang paling banyak digunakan di
Indonesia adalah diagram aerologis atau disebut juga diagram miring Herlofson T–log P (atau
diagram T–log P saja). Diagra ini merupakan gabungan antara garis suhu (isoterm), tekanan
(isobar), perbandingan campuran (mixing ratio), adiabatik kering dan jenuh.
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
C. Garis adibatik jenuh: Garis yang menunjukkan tingkat pendinginan (tergantung pada
kadar air udara) dari paket jenuh udara yang meningkat. Terletak sedikit melengkung
(cembung), garis ini terletak miring dari kiri bawah ke kanan atas. Garis ini menunjukkan
tingkat perubahan suhu dalam paket udara jenuh saat naik pseudo-adiabatik.
D. Isobar : Garis yang menghubungkan tekanan sama. Garis ini yang berjalan horizontal dari
kiri ke kanan dan diberi label di sisi kiri diagram. Tekanan diberikan dengan penambahan
100 mb dan berkisar antara 1050 mb sampai 100 mb. Jarak antara isobar meningkat
secara vertikal karena skala log yang digunakan mewakili tekanan disetiap ketinggian
tersebut.
E. Ketika parsel udara diangkat dari tingkat atmosfer, maka parsel udara akan mengembang
dan akan mendingin pada tingkat selang adiabatik kering sampai mencapai kejenuhan.
Titik ini disebut LCL (Lifting Condentation Level) atau bisa asosiasikan dengan
ketinggian dasar awan.
ANGIN
Angin merupakan udara yang bergerak secara horizontal terhadap permukaan bumi
dikarenakan adanya perbedaan tekanan antara dua daerah dan mengalir dari tempat dengan
tekanan tinggi ke tekanan rendah. Kecepatan angin dipengaruhi beberapa faktor antara lain :
Gradien tekanan horizontal :
o Perubahan tekanan per satuan jarak dengan arah horizontal
o Gradien semakin besar , maka kecepatan angin semakin besar pula.
Letak geografis :
o Pad gradien tekanan yang sama, kecepatan angin di equator lebih besar dibandingkan
kecepatan angin di lintang tinggi;
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
Ketinggian tempat :
o Pada gradien tekanan yang sama, makin tinggi tempat maka kecepatan angin
semakin kencang.;
Waktu :
o Pada gradien tekanan yang sama, kecepatan angin di permukaan bumi pada siang
hari lebih besar dibandingkan kecepatan angin pada malam hari.
Pada umumnya, terdapat empat buah gaya yang mempengaruhi pembentukan angin antara
lain :
a. Gaya Gradien Tekanan
Merupakan gaya yang terbentuk akibat penyebab thermal atau penyebab mekanis antara
duatempat yang memiliki perbedaan tekanan. Gaya ini dirumuskan sebagai berikut
.............................................................................................................................(9)
Gaya gradien tekanan dalam arah n yang bekerja pada satu satuan massa udara )
berbanding lurus dengan gradien tekanan dalam arah n ( ) dan berbanding terbalik dengan
massa jenis udara ( ). Tanda minus menyatakan bahwa arah ) selalu dari tekanan tinggi
ke tekanan rendah.
b. Gaya Coriolis
Gaya coriolis merupakan gaya fiktif yang diperkenalkan untuk menjelaskan penyimpangan
gerak objek pada suatu bingkai referens yang berputar, seperti bumi misalnya.
Pada belahan bumi utara (BBU), gaya coriolis menyebabkan setiap gerak dibelokkan
kekanan, sedangkan pada belahan bumi selatan (BBS) dibelokkan ke kiri.
Berdasarkan rumus komponen horizontal gaya coriolis yang besarnya (per unit masa):
Fc = 2 V sin ................................................................................................................(10)
Keterangan = kecepatan sudut bumi
V = kecepatan angin
= lintang
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
Maka gaya coriolis akan bernilai maksimum di kutub dan nol di equator dan pembelokan ke
kanan di BBU, dan kekiri di BBS.
c. Gaya Gesekan
Gaya gesek ini bekerja pada udara yang bergerak dekat dengan permukaan bumi. Faktor yang
mempengaruhi gaya gesekan ini adalah..
Kekasaran permukaan
Ketinggian
Jauh lebiih kecil dilautan daripada daratan
d. Gaya Gravitas
Adalah gaya gabungan dari gaya gravitasi dan gaya sentrifugal yang disebabkan oleh rotasi
bumi terhadap porosnya.
JENIS-JENIS ANGIN
Angin Fohn adalah angin yang bertiup di bagian belakang atau di bagian bawah angin
gunung atau pegunungan dengan sifat panas, kering, kencang dan ribut. Hal ini
disebabkan oleh udara yang dipaksa secara mekanik menaiki dan melewati puncak dan
kemudian menuruni lereng bagian belakang gunung. Udara yang turun ini mengalami
pemanasan adiabatik.
Angin Bahorok adalah angin Fohn yang bertiup di daerah dataran rendah Deli Utara,
Sumatra Utara. Karena datangnya dari arah kota Bohorok, maka dinamakan Angin
Bohorok. Bohorok terletak pada arah barat-barat-laut dari Medan.
Angin Gending adalah angin Fohn yang berhembus dari gunung dan pegunungan di
sebelah tenggara menuju Probolinggo, Jawa Timur. Dinamakan demikian karena
datangnya dari arah kota Gending.
Angin Geostrofik adalah angin teoretis dengan gaya yang bekerja kepadanya hanya
gaya gradien tekanan dan gaya coriolis yang sama besar dan berlawanan arahnya. Angin
ini bertiup sejajar dengan isobar yang lurus dengan laju konstan. Angin nyata akan
mendekati angin geostrofik pada ketinggian jauh dari permukaan bumi, dengan tidak ada
gaya gesekan, yaitu kira-kira di atas ketinggian 1000 m dari permukaan bumi.
Angin Gradien merupakan angin yang terbentuk sebagai resultan dari gaya gradien
tekanan dan gaya coriolis yang bekerja mengikuti lintasan yang melengkung. Gaya
resultan ini merupakan gaya sentripetal. Gaya ini menghasikan gerakan siklonik dan
antisiklonik
Siklon merupakan sistem pusat tekanan udara rendah yang dikelilingi area bertekanan
udara makin tinggi (konvergen). Gerakan angin siklonik meliputi :
di belahan bumi utara perputarannya berlawanan dengan arah perputaran jarum jam,
sedangkan
Angin Passat adalah angin yang bertiup tetap sepanjang tahun dari daerah subtropik
menuju ke daerah ekuator (khatulistiwa). Angin ini berasal dari daerah maksimum
subtropik menuju ke daerah minimum ekuator. Sesuai dengan hukum Buys Ballot yaitu
karena pengaruh gaya Corriolis (rotasi bumi), angin di belahan bumi utara berbelok ke
arah kanan dan di belahan bumi selatan bergerak ke arah kiri. Angin Passat yang
datangnya dari arah timur laut (di daerah iklim tropika di belahan bumi utara) disebut
angin Passat Timur. Adapun Angin Passat yang bertiup dari arah tenggara disebut Angin
Passat Tenggara.
Angin Anti-Passat merupakan angin yang berasal dari atas daerah ekuator yang
mengalir ke daerah kutub dan turun di daerah maksimum subtropik. Di belahan bumi
utara disebut Angin Anti-Passat Barat Daya dan di belahan bumi selatan disebut Angin
Anti-Passat Barat Laut.
Angin Monsoon merupakan angin yang berhembus setiap enam bulan sekali dan terjadi
karena adanya perbedaan pemanasan bumi antara belahan bumi utara dan belahan bumi
selatan.
Di Indonesia, hanya ada dua monsun , yaitu:
Angin Monsun Barat
Bergerak dari Daratan Asia dan membawa massa air yang banyak karena melewati lautan
tropis dengan kadar uap air yang tinggi, sehingga menyebabkan musim hujan di bulan
Oktober-April.
Angin Monsun Timur
Bergerak dari Australia dan membawa massa air yang panas dan rendah kadar uap air,
sehingga menyebabkan musim kemarau di bulan April-Oktober.
Angin darat dan angin laut disebabkan oleh adanya perbedaan kapasitas termal
antara permukaan daratan dan lautan atau danau. Pada siang hari daratan akan
menjadi lebih cepat panas dibandingkan dengan lautan sehingga di daratan angin
timbul daerah bertekanan rendah. Hal ini mengakibatkan timbulnya gradient tekanan
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
termal sehingga angin berhembus dari lautan menuju daratan, angin ini dinamakan
dengan angin laut.
Pada malam hari, permukaan daratan akan lebih cepat dingin dibandingkan dengan
permkaan lautan sehingga di lautan akan timbil daerah bertekanan rendah. Hal ini
mengakibatkan angin yang berhembus berlawanan dengan siang hari, angin
berhembus dari daratan menuju lautan, angin ini disebut juga sebagai angin darat.
Angin gunung dan lembah merupakan sirkulasi angin yang terbentuk karena
perbedaan temperatur horizontal yang terjadi secara diurnal pada lahan kompleks
Pada saat terbenamnya matahari, gunung dan lembah masih memiliki lapisan udara
hangat. Kemudian udara dingin dari gunung akan turun akibat gravitasi ke area
lembah, yang menyebabkan angin katabatik ata downslope winds. Udara dingin ini
akan membentuk kolam udara dingin, dengan udara hangat diatasnya sehingga
menciptakan keadaan inversi yang menyebabkan polutan terperangkap di dalamnya
dan membahayakan makhluk hidup yang ada di lembah.
Pada saat terbitnya matahari, radiasi yang masuk ke lereng lembah menyebabkan
aliran udara bergerak dari lereng gunung ke puncak gunung atau bisa disebut angin
katabatik (upslope winds). Udara hangat akan naik dan udara dingin dari hasil kolam
dingin sebelumnya akan turun menggantikannya. Kondisi tersebut terus berlanjut
hingga kolam udara dingin sepenuhnya lenyap, mengakibatkan lapisan teraduk secara
konvektif.
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
Sumber :
1. Essentials of Meteorology (C Donald Ahrens)
2. The Atmosphere (Lutgens & Tarbuck, 2013)
3. Klimatologi (Bayong Tjasyono, ITB)
4. Slide kuliah Pengantar Meteoroogi Klimatologi Pak Zadrach
5. (http://www.meted.ucar.edu/)
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
SOAL
1. Banyaknya uap air (gram) yang terdapat dalam 1 kg udara lengas yang dinyatakan dalam
g/kg disebut....
a. Kelembaban relatif
b. Kelembaban spesifik
c. Tekanan parsial uap air
d. Kelembaban mutlak
e. Mixing ratio
2. Tekanan uap air maksimum yang dapat dicapai pada suhu tertentu disebut..
a. Tekanan udara
b. Tekanan parsial uap air
c. Tekanan mutlak
d. Tekanan uap air jenuh
e. b dan c benar
4. Gaya yang terbentuk akibat adanya penyebab thermal atau penyebab mekanis antara dua
tempat yang memiliki perbedaan tekanan disebut...
a. Gaya sentrifugal
b. Gaya coriolis
c. Gaya gesekan
d. Gaya gradien tekanan
e. Gaya gravitas
5. Angin yang terbentuk akibat adanya keseimbangan antara gaya gradien tekanan
horizontal dengan gaya coriolis disebut....
a. Angin Fohn
b. Angin pasat
c. Angin monsoon
d. Angin geostrofik
e. Angin darat dan laut
d. Front Stasioner
e. Kata Front
Untuk soal nomor 6-9 perhatikan gambar
dibawah ini.
7. Gambar disamping merupakan diagram
miring Herlofson T-log P. Titik A
menunjukkan garis....
a. Isobar
b. Isoterm
c. Adiabatik jenuh
d. Adiabatik kering
e. Mixing ratio
10. Pada siang hari temperatur di daratan relatif lebih cepat memanas dibandingkan dengan
lautan sehingga menyebabkan tekanan di daratan lebih rendah. Akibatnya, udara
berhembus dari laut ke darat di dekat permukaan. Fenomena angin ini disebut...
a. Angin Darat
b. Angin Laut
c. Angin Fohn
d. Angin Monsoon
e. Semua jawaban salah
12. Instrumentasi meteorologi yang biasa digunakan untuk mengukur arah dan kecepatan
angin pada berbagai ketinggian adalah ...
a. Termometer
b. Higrometer
c. Lesymeter
d. Sodar
e. Barometer
Perhatikan gambar dibawah ini.
13. Angin Foehn yang terjadi di balik pegunungan yang merupakan wilayah bayang-bayang
hujan memiliki ciri-ciri …. dan…. serta disertai dengan pembentukan awan …..
a. panas, lembab dan alto stratus
b. dingin, kering dan lentikularis
c. panas, kering dan lentikularis
d. dingin, lembab dan kastelanus
e. a, b, c, dan d merupakan jawaban salah
14. Angin Gending merupakan salah satu jenis angin fohn yang terjadi di daerah....
a. Deli Utara
b. Cirebon
c. Probolinggo
d. Pasuruan
e. Yapen-Biak
15. Sistem angin prevailing yang diakibatkan oleh perbedaan pemanasan antara benua dan
samudra disebut sebagai...
a. Sel Hadley
b. Angin darat dan laut
c. Angin Fohn
d. Jet stream
e. Monsoon
16. Pusat tekanan udara rendah yang dikelilingi area bertekanan udara makin tinggi
(konvergen) dan jika di BBU arahnya berlawan jarum jam, di BBS searah jarum jam
disebut
a. Siklon
b. Antisiklon
c. Sel Hadley
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
d. Ferrel
e. Semua jawaban salah
17. Apabila di wilayah Benua Australia terdapat pusat tekanan tinggi dengan isobar tertutup,
maka angin yang terbentuk akan bergerak secara...
a. Antisiklonik
b. Siklonik
c. Sejajar isobar
d. Tegak lurus isobar
e. Semua jawaban salah
18. Ketika Belahan Bumi Selatan (BBS) mengalami musim panas, angin utama yang
teramati di pantai selatan Pulau Jawa adalah angin...
a. Timuran
b. Baratan
c. Foehn
d. Mambraw
e. a,b,c,d salah
19. Ketika Belahan Bumi Utara (BBU) mengalami musim panas, angin utama yang teramati
di pantai selatan Pulau Jawa adalah angin...
a. Timuran
b. Baratan
c. Foehn
d. Mambraw
e. a,b,c,d salah
21. Berikut ini merupakan gaya-gaya yang terlibat dalam pengatur gerak atmosfer antara lain
kecuali..
a. Gaya gradien tekanan
b. Gaya coriolis
c. Gaya grafiitas
d. Gaya pegas
e. Gaya gesek
22. Gaya fiktif yang muncul pada sistem koordinat yang tidak inersial, yaitu sistem koordinat
yang ikut berotasi bersama bumi disebut...LS
a. Gaya gradien tekanan
b. Gaya coriolis
c. Gaya grafiitas
d. Gaya pegas
e. Gaya gesek
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
24. Besarnya gaya coriolis akan mencapai nilai maksimum pada daerah
a. Kutub
b. Equator
c. 23.5 °LU
d. 23.5 °LS
e. Semua jawaban salah
25. Alat yang digunakan untuk mengukur dan mencatat kelembaban dan suhu udara adalah
a. Termohigrograf
b. Termohigrometer
c. Higrometer
d. Lesymeter
e. Barometer
26. Dalam peta sinoptik biasanya tekanan udara dipakai sebagai indikator suhu, yaitu
ketebalan atmosfer antara paras tekanan 1000 mb dan 500 mb dan dinyatakan dalam
dekameter (dm). Jika ketebalan atmosfer di atas Australia adalah 560 dm dan di atas
Indonesia bagian Barat 550 dm, berarti wilayah Indonesia lebih … dari wilayah Australia.
a. tinggi
b. panas
c. dingin
d. lembab
e. kering
27. Angin siklon merupakan angin yang bergerak berputar ke dalam, mengelilingi tekanan
minimum.
1. Di belahan bumi utara, putarannya searah dengan jarum jam.
2. Di belahan bumi utara perputarannya berlawanan dengan arah perputaran jarum jam,
3. Di belahan bumi selatan perputarannya sesuai dengan arah putaran jarum jam.
4. Di belahan bumi selatan, putarannya berlawanan dengan arah jarum jam.
Pernyataan diatas yang merupakan ciri dari angin siklon adalah ditunjukkan oleh nomor..
a. 1 dan 3
b. 1 dan 4
c. 2 dan 3
d. 1 ,2 dan 3
e. Semua benar
28. Angin yang bertiup tetap sepanjang tahun dari dari daerah subtropik menuju ke daerah
ekuator (khatulistiwa). Angin ini berasal dari daerah maksimum subtropik menuju ke
daerah minimum ekuator disebut ....
a. Angin Pasat
b. Angin Anti-Pasat
PELATIHAN ONLINE 2019
KEBUMIAN – PAKET 5
c. Angin Monsoon
d. Angin Baratan
e. Angin Timuran
29. Angin yang berhembus setiap enam bulan sekali dan terjadi karena adanya perbedaan
pemanasan bumi antara belahan bumi utara dan belahan bumi selatan disebut...
a. Angin Pasat
b. Angin Anti-Pasat
c. Angin Monsoon
d. Angin Baratan
e. Angin Timuran