atmosfer - lms.ipb.ac.id · – tidak ada dinamika (turbulensi, sirkulasi) ... perubahan komposisi...

Meteorology for better life

1. Bahan2. Struktur3. Peranan Atmosfer

Atmosfer

Meteorology for better life2


1 Bahan Penyusun

• Gas ~96%volume– Udara kering

• 99.9% Gas utama 0.01% Gaspenyerta (permanen , tidakpermanen)

• >dftr– Udara Lembab

• di daerah Subtropika 0% - 3%• Di daerah Tropika 4% volume /

3% berat• Konsentrasi berubah dgn adanya

kondensasi dan penguapan• Media transfer energi dlm siklus

hidrologi• Cairan

– Proses kondensasi uap air(awan&hujan) siklus hidrologi

– Terdapat pada lapisan terbawahatmosfer (troposfer)

• Padatan– Partikel halus yg terangkat dari

permukaan (aerosol)• Debu 20%• Kristal garam 40%• Abu 10%• Asap 5%• Mikro organisme 2.5%


2 Struktur Lapisan• Gas bahan yg sangat mudah berubah volumenya -> f (energi)• Penyebaran bahan -> f (berat massa)

– Sebagian besar menyebar di lapisan dekat permukaan– 50% massa menyebar dibawah ketinggian 5.5-5.6 km– 99.9% massa total telah tercakup > 40 km– Puncak atmosfer relatif sulit ditentukan

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,10 1,20 1,30

Ketin

ggia

n (m

)

Kerapatan partikel (kg m-3)

Tekanan udara (x 1000 mb)


– Sifat gas yang menyebar vertikal beragam dalam hal penyerapan energi(pancaran matahari)

– Gas yg menyerap energi(Qsw) T↑ semakin dekat sumber– Gas yg tidak menyerap Qsw T↑ > f (jarak massa dg energi yg lebih

tinggi)– Perubahan T dg ketinggian

• dT/dz = 0• dT/dz > 0• dT/dz < 0


Troposfer

– Tebal lapisan 8km (kutub)16km(tropik), rata2 12km

– Tempat penyebaranair ←→uap air

– Lapisan dgn dinamika cuaca

– dT/dz < 0 (-6.5oC/km)

– P permukaan1013.2 mb,ρ = 1.23 kg/m3


Stratosfer– Batas atas 12-50km dpl– Terbagi

• Bawah 12-20km (isotermis)• Tengah 20-35 km (inversi)• Atas 35-50 km (inversi kuat)

– Tidak ada dinamika (turbulensi, sirkulasi)– Konsentrasi gas ozon tertinggi


Mesosfer• Daerah penguraian O2 menjadi atom O• dT/dz <0 (lapse)


Termosfer/Ionosfer

• Batas sulit ditentukan

• Tinggi 100km-250km (?)

• N2, O2 --- N, 0 (Ionisasi)


Perubahan komposisi atmosfer• Perubahan iklim *alamiah/man made

– Letusan gn berapi (debu/aerosol)– Peningkatan CO2/efek rumah kaca– Kegiatan industri (pemakaian bahan bakar fossil)– Carbon trading (kompensasi negara industri terhadap negara

berkembang)– Penipisan lapisan ozon


ozon• Konsentrasi di atmosfer sangat kecil (6 10-7 vol atmosfer)• Melindungi permukaan bumi dari gel UV• Sifat labil, mudah berubah krn tumbukan maupun reaksi fotokimia oleh

pancaran UV yg mempunyai fluks energi tinggi– Penguraian oleh uv O2 → O + O– Pembentukan O2+O+M→O3 +M ---O3+O→O2+O2+M --- O3→O2+O


• Kadar ozon di atmosfer sangat kecil yakni hanya 6 10-7 volume totalatmosfer tetapi peranannya sangat besar untuk melindungi bumi dariradiasi ultra violet yang berlebihan

• Gas ozon tersebar dalam wilayah ketinggian 12 – 50 km.

• Gas ozon bersifat labil, mudah terurai kembali secara mekanismelalui tumbukan dengan partikel lainnya, maupun terurai melaluireaksi fotokimia oleh radiasi uv yang mempunyai kerapatan fluksyang tinggi

• Proses pembentukan dan penguraiannya mencapai kesetimbanganhingga membentuk lapisan ozon


• “Hole” hanya sebuah istilah untuk menggambarkan penipisan lapisanozon di stratosfer

• Pertama terdeteksi di atas Antarctica tahun 1976 yang dianggapkerusakan dari alat pengukuran

• Setelah tahun 1985 dengan banyak riset yang membuktikanterjadinya penipisan lapisan ozon, banyak ilmuwan sadar bahwamereka menghadapi masalah besar dan serius

• Mengapa ilmuwan membutuhkan waktu yg lama ?

• 2 dekade yg lalu ilmuwan tidak menduga pentingnya proses kimiayang secara cepat menhancurkan ozon di lapisan stratosfer di atasantartika


• Setelah ilmuwan melihat fluktuasi yang sangat besar dan dramatismeteka masih berasumsi bahwa terjadi kerusakan pada alatpengukuran

• Selain itu ilmuwan masih menduga apa yg terjadi adalah sebuahproses alamiah seperti akibat aktivitas sunspot atau erupsi volkanik

• Ilmuwan belum berfikir bahwa chlorine adalah penyebab utama dankonsentrasi chlorine stratosphere terbesar berasal dari aktivitasmanusia– Sumber utama adalah bahan kimia (chemical) yang dikenal

sebagai chlorofluorocarbons (CFCs)


• chlorine merupakan bahan kimia yang stabil secara kimia, low toxicity,sehingga digunakan sejak tahun 1960-an sebagai refrigerants, aerosolspray dan untuk membuat styrofoam

• Konsentrasi chlorine di stratosfer meningkat pesat sbb:– 100 parts per trillion (ppt) CFC-12 tahun 1960an– 200 ppt tahun 1975,– 400 ppt tahun 1987– 750 ppt of CFC-11 dan

CFC-12 tahun 1990


1. Radiasi UV memecah atom chlorine dari molekul CFC2. Atom chlorine menghancurkan molekul ozon dengan

memecahnya dan mengambil satu atom oksigen3. Hasil dari proses di atas adalah molekul oksigen (O2) dan molekul

chlorine monoxide molecule (ClO).4. Selanjutnya molekul chlorine monoxide (ClO) di pecah oleh atom

oksigen bebas yang menyebabkan terlepasnya atom chlorine danterbentuknya molekul oksigen

5. Atom chlorine kemudian menjadi bebas dan menghancurkanmolekul ozon lain

• Satu atom chlorine atom dapat mengulangi proses penghancuranini ribuan kali


• Sejak 1974 ilmuwan yakin bahwa chlorine dapat menghancurkan ozone,tetapi belum ada yang menduga prosesnya berlangsung sangat cepat

• Sejarah ozone hole bermula di Halley Bay, saat ilmuwan Inggris melakukanpengukuran ozon di atmosfer sejak 1957.

• Tahun 1976 mereka mendeteksi adanya penurunan 10% level ozone selamaSeptember, October, and November (the Antarctic spring)

• Walaupun sejak lama konsentrasi ozon bervariasi menurut musim, parailmuwan masih tidak terlalu khawatir walaupun saat spring menurun sangattajam


• Pada tahun 1983 pengukuranmencatat konsentrasi terendahilmuwan sadar bahwa terjadisesuatu di lapisan ozon

• Kemudian data pengukuranmenunjukkan bahwa penurunankonsentrasi terjadi selama tujuhdari delapan tahun terakhir


• Pengendapan ozon– Gas yang lebih berat O3 mengendap pd lapisan yg lebih rendah (15-35 km)– Letak pembentukan=penguraian ozon pd 40 km– Konsentrasi tertinggi pd 20-30 km >ozonosfer– Max 0.2 ppm pd ketinggian 22.5 km– Kesetimbangan penyebaran ozon ditentukan oleh besaran energi UV


• Sumber gas dan air (presipitasi)• Penahan energi pancaran surya yang

merusak organ tubuh makhluk hidup• Penyangga/buffer energi• Pengatur kelestarian mekanisme cuaca/iklim


•Seseorang yang belum beraklimatisasi akan kekurangan O2 hingga dapat pingsan( +5100 m dpl).

•Pemukiman permanen yang tertinggi ( + 5300 m.dpl).

•Tempat tertinggi dimana orang yangsudah beraklimatisasi pun hanyamampu bertahan beberapa jam bernafas

•di udara bebas tanpa tabung O2( 8500 m.dpl) Mt. Everest : 8882 m.

•Ketinggian maksimum dimana manusiamasih dapat menghirup O2 murni

Departemen Geofisika dan Meteotologi,Gedung FMIPA Wing 19 Level 4Kampus IPB Darmaga, Bogor – Indonesia0251-8623850 - http://geomet.ipb.ac.id

Meteorology for better life

Terima Kasih

atmosfer - lms.ipb.ac.id · – tidak ada dinamika (turbulensi, sirkulasi) ... perubahan komposisi...

Documents