Alat Pengukur Hidrologi

HIDROLOGI

1.     CURAH HUJAN

Hujan adalah jatuhnya hydrometeor yang berupa partikel-partikel air dengan diameter 0.5 mm atau lebih. Jika jatuhnya sampai ketanah maka disebut hujan, akan tetapi apabila jatuhannya tidak dapat mencapai tanah karena menguap lagi maka jatuhan tersebut disebut Virga. Hujan juga dapat didefinisikan dengan uap yang mengkondensasi dan jatuh ketanah dalam rangkaian proses hidrologi. Hujan merupakan salah satu bentuk presipitasi uap air yang berasal dari awan yang terdapat di atmosfer. Bentuk presipitasi lainnya adalah salju dan es. Untuk dapat terjadinya hujan diperlukan titik-titik kondensasi, amoniak, debu dan asam belerang. Titik-titik  kondensasi  ini  mempunyai  sifat  dapat  mengambil  uap  air  dari  udara. Satuan curah hujan selalu dinyatakan dalam satuan millimeter atau inchi namun untuk di Indonesia satuan curah hujan yang digunakan adalah dalam satuan millimeter (mm).

Curah hujan merupakan ketinggian air hujan yang terkumpul dalam tempat yang datar,  tidak  menguap,  tidak  meresap,  dan  tidak  mengalir.  Curah  hujan 1  (satu) milimeter artinya dalam luasan satu meter persegi pada tempat yang datar tertampung air setinggi satu milimeter atau tertampung air sebanyak satu liter.
      Intensitas hujan adalah banyaknya curah hujan persatuan jangka waktu tertentu.Apabila dikatakan intensitasnya besar berarti hujan lebat dan kondisi ini sangat berbahaya karena   berdampak dapat menimbulkan banjir, longsor dan efek negatif terhadap tanaman. Hujan merupakan unsur fisik lingkungan yang paling beragam baik menurut waktu maupun tempat dan hujan juga merupakan faktor penentu serta faktor pembatas bagi kegiatan pertanian secara umum. Oleh karena itu klasifikasi iklim untuk wilayah
Indonesia (Asia   Tenggara   umumnya)   seluruhnya   dikembangkan   dengan menggunakan curah hujan sebagai kriteria utama  (Lakitan,  2002). Bayong  (2004) mengungkapkan  bahwa  dengan  adanya  hubungan  sistematik  antara  unsur  iklim dengan pola tanam dunia telah melahirkan pemahaman baru tentang klasifikasi iklim, dimana  dengan  adanya  korelasi  antara  tanaman  dan  unsur  suhu  atau  presipitasi menyebabkan  indeks  suhu  atau  presipitasi  dipakai  sebagai  kriteria  dalam pengklasifikasian iklim.

  ALAT PENGUKUR DAN METODE PENGUKURAN CURAH HUJAN

PENAKAR CURAH HUJAN BIASA

     Penakar hujan ini termasuk jenis penakar hujan non-recording atau tidak dapat mencatat sendiri. Bentuknya sederhana, terdiri dari :

• Sebuah corong yang dapat dilepas dari bagian badan alat.
• Bak tempat penampungan air hujan.
• Kaki yang berbentuk tabung silinder.
• Gelas penakar hujan.

PENAKAR HUJAN BIASA TANAH

     Penakar hujan biasa biasa tanah dimaksudkan untuk mendapatkan jumlah curah hujan yang jatuh pada permukaan tanah. Pada bagian tanah reservoir, terdapat tangkai yang digunakan untuk mengangkat penakar hujan jika akan dilakukan pembacaan. Tepat disekitar corong penakar hujan terdapat lapisan ijuk yang disusun pada lapisan kayu yang berbentuk lingkaran yang dimaksudkan untuk mengurangi percikan air hujan. Selain itu terdapat jaringan kawat/ besi yang berbentuk bujur sangkar dan digunakan sebagai tempat berpijak ketika akan mengangkat lapisan ijuk dan penakar hujan. Pada kedua tepi/ lapisan ijuk terdapat dua kaitan/ pegangan untuk memudahkan mengangkatnya.

PENAKAR HUJAN DENGAN WIND-SHIELD

     Pemasangan Wind-Shield pada penakar hujan dimaksudkan untuk meniadakan angin putar, sehingga angin yang bertiup melewati corong sedapat mungkin menjadi horizontal.

PENAKAR HUJAN JENIS HELLMAN

     Penakar hujan jenis Hellman termasuk penakar hujan yang dapat mencatat sendiri. Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong, kemudian terkumpul dalam tabung tempat pelampung. Air ini menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat (naik keatas). Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakkannya selalu mengikuti tangkai pelampung. Gerakkan pena dicatat pada pias yang ditakkan/ digulung pada silinder jam yang dapat berputar dengan bantuan tenaga per. Jika air dalam tabung hampir penuh, pena akan mencapai tempat teratas pada pias. Setelah air mencapai atau melewati puncak lengkungan selang gelas, air dalam tabung akan keluar sampai ketinggian ujung selang dalam tabung dan tangki pelampung dan pena turun dan pencatatannya pada pias merupakan garis lurus vertikal. Dengan demikian jumlah curah hujan dapat dhitung/ ditentukan dengan menghitung jumlah garis-garis vertikal yang terdapat pada pias.

PENAKAR HUJAN JENIS TIPPING BUCKET

     Bertujuan untuk mendapatkan jumlah curah hujan yang jatuh pada periode dan tempat-tempat tertentu. Pada bagian muka terdapat sebuah pintu untuk mengeluarkan alat pencatat, silinder jam dan ember penampung air hujan. Jika dilihat dari atas, ditengah-tengah dasar corong terdapat saringan kawat untuk mencegah benda-benda memasuki ember (bucket).

     Pada prinsipnya jika hujan turun, air masuk melalui corong besar dan corong kecil, kemudian terkumpul dalam ember (bucket) bagian atas (kanan). Jika air yang tertampung cukup banyak menyebabkan ember bertambah berat, sehingga dapat menggulingkan ember kekanan atau kekiri, tergantung dari letak ember tersebut. Pada waktu ember terguling, penahan ember ikut bergerak turun naik. Penahan ember mempunyai dua buah tangkai yang berhubungan dengan roda bergigi. Gerakan turun naik penahan ember menyebabkan kedua tangkainya bergerak pula dan bentuknya yang khusus dapat memutar roda bergigi berlawanan dengan arah perputaran jarum jam. Perputaran roda bergigi diteruskan ke roda berbentuk jantung. Roda yang berbentuk jantung mempunyai sebuah per yang menghubungkan kedua pengatur kedudukan pena yang letak ujungnya selalu bersinggungan dengan tepi roda. Perputaran roda berbentuk jantung akan menyebabkan kedudukan pena bergerak sepanjang tepi roda.

RAINGAUGE TEST EQUIPMENT

     Raingauge test equipment adalah alat yang ini digunakan untuk menguji/mengkalibrasi peralatan penakar hujan, terutama dari jenis tipping bucket. Alat ini menggunakan prinsip putaran pompa yang alirannya diukur dengan presisi flow meter. Air yang mengalir melalui flow meter ini kemudian dialiri ketipping bucket (sebagai simulasi dari air hujan yang jatuh ke dalam raingauge yang sedang dikalibrasi). Jumlah air yang tercatat di flow meter harus sama dengan jumlah air yang keluar dari raingauge (harus seimbang antara tabung penampungan sebelah kiri dan kanan). Selain itu jumlah tipping pada raingauge juga harus menunjukan nilai yang sama dengan flow meter (tergantung tingkat keakurasian raingauge).

PENRHITUNGAN

1. Alat penakar curah hujan observatorium :standar, windshild, perumahan, permukaan tanah.

2. Alat penakar curah hujan otomatis Jardi, tipping bucket, Hellman.Satuan : millimeter (mm)  
    maksudnya : 10 mm setara dengan 10 liter / m² tipe manual/penakar curah hujan observatorium 
    Menggunakan prinsip pembagian antara volume air hujan yang ditampung dibagi luas penampang/mulut 
    penakarMengukur CH harian (mm), diukur 1 kali pada pagi hari

Contoh : Diketahui Curah hujan tercatat 10 mm Catchment area 10 km²
Menunjukan banyaknya air hujan yang keluar dari awan dan sampai bumi sebanyak : 10 km² x 10 mm = 10.000 meter kubik Tingkat ketelitian alat :± 0.05 mm untuk curah hujan > 2 mm ± 0.02 mm untuk curah hujan < 2 mm yang perlu diperhatikan adalah cara pemasangan penakar hujan pun harus hati2 dengan memperhatikan hal berikut:-. penakar harus dipasang di tengah2 lapangan/halaman yang bagian atasnya terbuka 45 derajat dari garis sumbu penakar hujan
-. jarak penakar dengan pohon/rumah yang menghalaing paling tidak sama dengan tinggi pohon/rumah
-. corong penakar berjarak 120 cm dari atas tanah

-. bibir corong harus waterpass/datar alat penakar otomatis yang paling sering digunakan

adalah tipe tipping and bucket gauge cara kerjanya yaitu: alat ini menggunakan prinsip

jungkitan dimana satu kali jungkitan sama dengan 0,5 mm. jadi jika dalam satu menit terjadi

10 jungkitan maka: 10 x 0,5 mm = 5 mm berarti tinggi hujan yang terjadi dalam 1 menit

adalah 5 mm.penakar otomatis lebih sering digunakan sekarang karena bisa memperhatikan

unsur waktu atau intensitas.. sebagaimana disebutkan diatas intensitas hujan yang terjadi

adalah 5 mm/menit. Untuk mudahnya alat penakar hujan ini biasanya dipadukan dengan

kertas pias. dengan cara pemasangan pias sebagai berikut:

-. Buka pintu bagian instrumen (penakar hujan ) dan renggangkan pena dari pias lalu angkat

silinder jam perlahan-lahan vertikal keatas.

-. Pada silinder terdapat tuas pemutar mekanis, putar jam secukupnya / 2 kali ( jangan terlalu

keras / pol ), pasang pias pada silinder jam lalu jepit dengan penjepit pias yang melekat pada

silinder.
-. Letakkan kembali silinder pada tempatnya lalu cocokan dengan waktu setempat ( caranya   

angkat sedikit silinder jam dengan menggeser-geser kekanan-kekiri perlahan agar ujung

pena tepat pada posisi waktu yang dituju ).

-. Isi pena dengan tinta cukup tiga perempat bagian saja, dengan tujuan agar tinta tidak

tumpah ketika penggantian pias.

- Penggunaan pias dilakukan setiap hari dengan mengganti pias baru / kosong

-. Kedudukan pena pada pias perlu perhatian, cara kerjanya apakah pena naik tepat sampai

garis 10 dan turun sampai garis 0 ( bila hujan > 10 mm ), stel di pipa heivel

Untuk lebih memudahkan perhitungan buatlah tabel sebagai berikut :

Keterangan :

I   : Intensitas Curah Hujan

t   : Durasi Curah Hujan

Contoh :

     Tabel dibawah ini merupakan hasil perhitungan intensitas curah hujan dengan menggunakan Metode Van Breen pada berbagai periode ulang (2-100 tahun) dengan durasi 5 menit sampai dengan 240 menit atau 2 jam. Dari data tersebut kita dapat menggunakan persamaan tetapan yang diatas untuk mengetahui metode yang cocok dengan data intensitas curah hujan yang ada.

     Tabel dibawah ini memperlihatkan deviasi antara data terukur dengan data hasil prediksi

Berdasarkan tabel diatas, diketahui bahwa nilai deviasi antara data terukur dan data hasil prediksi Metode Van Breen dengan menggunakan Persamaan Talbot memberikan nilai deviasi terkecil yaitu nilai nol. Dengan demikian nilai intensitas curah hujan yang akan digunakan adalah hasil perhitungan Metode Van Breen dengan Persamaan Talbot.

2.      EVAPORASI

Evaporasi merupakan proses fisis perubahan cairan menjadi uap, hal ini terjadi apabila air cair berhubungan dengan atmosfer yang tidak jenuh, baik secara internal pada daun (transpirasi) maupun secara eksternal pada permukaan-permukaan yang basah. Suatu tajuk hutan yang lebat menaungi permukaan di bawahnya dari pengaruh radiasi matahari dan angin yang secara drastis akan mengurangi evaporasi pada tingkat yang lebih rendah. Transpirasi pada dasarnya merupakan salah satu proses evaporasi yang dikendalikan oleh proses fotosintesis pada permukaan daun (tajuk). Perkiraan evapotranspirasi adalah sangat penting dalam kajian-kajian hidrometeorologi.

ALAT PENGUKURAN DAN METODE PENGUKURAN

EVAPORIMETER PANCI TERBUKA

Evaporimeter panci terbuka digunakan untuk mengukur evaporasi. Makin luas permukaan panci, makin representatif atau makin mendekati penguapan yang sebenarnya terjadi pada permukaan danau, waduk, sungai dan lain-lainnya. Pengukuran evaporasi dengan menggunakan evaporimeter memerlukan perlengkapan sebagai berikut :

1. Panci Bundar Besar
2. Hook Gauge yaitu suatu alat untuk mengukur perubahan tinggi permukaan air dalam panci. Hook Gauge mempunyai bermacam-macam bentuk, sehingga cara pembacaannya berlainan.
3. Still Well ialah bejana terbuat dari logam (kuningan) yang berbentuk silinder dan mempunyai 3 buah kaki.
4. Thermometer air dan thermometer maximum/ minimum
5. Cup Counter Anemometer
6. Pondasi/ Alas
7. Penakar hujan biasa

EVAPORIMETER JENIS PICHE

Piche

Seperti panci penguapan terbuka, alat ini digunakan sebagai pengukur penguapan secara relatif. Maksudnya, alat ini tidak dapat mengukur secara langsung evaporasi ataupun evapotranspirasi yang sesungguhnya terjadi.

Hasil pembacaannya sangat tergantung terhadap angin, iklim dan debu. Pada prinsipnya Piche evaporimeter  terdiri dari:

• Pipa gelas yang panjangnya + 20 Cm dan garis tengahnya + 1,5 Cm. Pada pipa gelas terdapat skala, yang menyatakan volume air dalam Cm³ atau persepuluhnya. Ujung bawah pipa gelas terbuka dan ujung atasnya tertutup dan dilenghkapi dengan tempat menggantungkan alat tersebut.
• Piringan kertas filter berbentuk bulat. Kertas ini berpori-pori banyak sehingga mudah menyerap air. Kertas filter dipasang pada mulut pipa terbuka.
• Penjepit logam, yang berbentuk lengkungan seperti lembaran per. Per ujung yang melekat disekeliling pipa dan ujung lainnya berbentuk sama dengan diameter pipa.

EVAPORASI JENIS KESHNER

Evaporasi jenis Keshner termasuk alat pengukur penguapan yang mencatat sendiri yang disebut sebagai Evaporigraph. Alat ini dapat mencatat terus menerus penguapan yang terjadi pada setiap saat.

EVAPORIMETER JENIS WILD

Evaporimeter jenis Wild termasuk alat pengukur penguapan (Evaporasi) yang tidak dapat mencatat sendiri (Non Recording).

PERHITUNGAN

1. Tentukan luasan yang diperlukan bagi kondensasi R-22 dengan kapasitas 80 kW dengan pendingin udara. Suhu evaporasi 50C dan suhu kondensasi 450C. Air masuk pada suhu 300C dan keluar pada suhu 350C. Kondenser dengan 42 pipa akan digunakan dengan penempatan pipa seperto gambar. Tentukan panjang pipa jika diameter dalam dan luar pipa adalah 14 dan 16 mm.

• Jawaban: penyelesaian desain ini sebagai berikut: tentukan tingkat perpindahan panas yang diinginkan, koefisien pindah panas masing-masing dan keseluruhan, lalu hitung luasan dan panjang pipa yang dibutuhkan.
• Laju perpindahan panas, dari gambar 1, dengan asumsi menggunakan kompresor hermetik, tingkat perpindahan panas pada suhu kondensasi 450C dan suhu evaporasi 50C adalah 1.27. Laju perpindahan panas pada kondesor q adalah

koefisien kondensasi dihitung dengan persamaan (8-7)  

densitas dan kalor laten penguapan pada 450C bisa dilihat pada tabel kalor laten penguapan.

konduktifitas dan viskositas dari refrigeran cair 450C dilihat dari tabel 5.5
k= 0.0779 W/m.K            μ= 0.000180 Pa.s
 

jumlah rata-rata pipa pada baris vertikal adalah

beda suhu antara uap dan pipa belum diketahui, karenanya Δt diasumsikan 5K dan nilai ini diperbaiki jika nanti perlu;

 
= 1528 W/m2K

Tahanan logam. Konduktifitas tembaga adalah 390 W/mK dan resistansi pipa adalah

m2K/W

fouling factor

= 0.000176 m2K/W

koefisien pindah panas dari air. Laju aliran air yang dibutuhkan untuk menyerap panas dari kondensor dengan kenaikan suhu dari 300C menjadi 350C adalah

dan laju aliran volumenya adalah

kecepatan air melalui pipa V adalah

persamaan (2) dapat digunakan untuk menghitung koefisien pindah panas air dengan menggunkan sifat 320C.
ρ = 995 kg/m3              μ = 0.000773 Pa.det    cp = 4190 J/kgK          k = 0.617 W/mK

hw= 1.014(27030)0.8(5.25)0.4=6910 W/m2K

koefisien pindah panas keseluruhan

977 W/m2K

Beda temperatur logaritmik adalah

12.33 0C

Ao = 8.43 m2

Panjang pipa

Panjang = 4.0 m

3.        EVAPOTRANSPIRASI

Evapotranspirasi merupakan peristiwa berubahnya air menjadi uap dan bergerak dari permukaan tanah dan permukaan air ke udara disebut evaporasi (penguapan). Peristiwa pengauapan dari tanaman disebut transpirasi. Kedua-duanya bersama-sama disebut evapotranspirasi.
Faktor-faktor utama yang berpengaruh adalah (Ward dalam Seyhan, 1977) :

1.      Faktor-faktor meteorologi

a.       Radiasi Matahari

b.      Suhu udara dan permukaan

c.       Kelembaban

d.      Angin

e.       Tekanan Barometer

2.      Faktor-faktor Geografi

a.       Kualitas air (warna, salinitas dan lain-lain)

b.      Jeluk tubuh air

c.       Ukuran dan bentuk permukaan air

3.      Faktor-faktor lainnya

a.       Kandungan lengas tanah

b.      Karakteristik kapiler tanah

c.       Jeluk muka air tanah

d.      Warna tanah

e.       Tipe, kerapatan dan tingginya vegetasi

f.       Ketersediaan air (hujan, irigasi dan lain-lain)

Model-model Analisis Evapotranspirasi

Perkiraan evapotranspirasi adalah sangat penting dalam kajian-kajian hidrometeoro-logi. Pengukuran langsung evaporasi maupun evapotranspirasi dari air maupun permukaan lahan yang luas akan mengalami banyak kendala. Untuk itu maka dikembangkan beberapa metode pendekatan dengan menggunakan input data-data yang diperkirakan berpengaruh terhadap besarnya evapotranspirasi. Apabila jumlah air yang tersedia tidak menjadi faktor pembatas, maka evapotranspirasi yang terjadi akan mencapai kondisi yang maksimal dan kondisi itu dikatakan sebagai evapotranspirasi potensial tercapai atau dengan kata lain evapotranspirasi potensial akan berlangsung bila pasokan air tidak terbatas bagi stomata maupun permukaan tanah.

Pada daerah-daerah yang kering besarnya evapotranspirasi sangat tergantung pada besarnya hujan yang terjadi dan evapotranspirasi yang terjadi pada saat itu disebut evapotranspirasi aktual.

ALAT PENGUKUR DAN METODE PENGUKURAN

Gambar.Alat pengukur evapotranspirasi dengan panci kelas A

Ada dua macam peralatan pengukur tinggi muka air dalam panci. Pertama alat ukur micrometer pancing dan yang kedua alat ukur ujung paku yang dipasang tetap (fixed point). Kesalahan yang besar dari pengukuran evaporasi terletak pada tinggi air dalam panci. Oleh sebab itu muka air selamanya harus dikembalikan pada tinggi semula yaitu 5 cm di bawah bibir panci. Makin rendah muka air dalam panci, makin rendah pula terjadinya penguapan. Kejernihan air dalam panci perlu diperhatikan. Air yang keruh, evaporasi yang terukur akan rendah pula. Usahakan air jangan sampai berlumut. Tinggi air diukur dengan satuan mm.

Alat ukur mikrometer mampu mengukur dalam mm dengan ketelitian seperti seratus mm. Ketelitian pengukuran itu diperlukan karena tinggi yang diukur tidak sama besar meliputi 5 sampai 8 mm.

Pada musim penghujan nilainya kecil sedangkan pada musim kemarau besar. Pengamatan dilakukan sekali dalam 24 jam ketika pagi hari. Pengamat yang setiap hari mengukur evaporasi harus mempunyai keterampilan dan kejelian melihat batas air yang diukur.

Alat perlengkapannya adalah tabung peredam, termometer maksimum-minimum permukaan air yang tertampung, termometer maksimum-minimum di permukaan panci dan anemometer cup counter setinggi 30 cm di atas tanah. Sekeliling panci harus ditumbuhi rumput pendek. Permukaan tanah yang terbuka atau gundul menyebabkan evaporasi yang terukur tinggi (efek oase). Pasanglah alat pada tempat yang terbuka tidak terhalang oleh benda-benda lain dan berada di tengah-tengah lapang rumput dari stasiun klimatologi.

 

PERHITUNGAN

 

Analisis Evapotranspirasi Metode Meyer

E = 0,35 (ea – ed) (1 + V/100) mm/hari

Ed = ea * RH

ea ===>lihat tabel berdasar t bola kering

RH ===>lihat tabel berdasar t bola basah & Δ t
V = kecepatan angin (mile/hari)

Evapotranspirasi merupakan faktor dasar untuk menentukan kebutuhan air dalam rencana irigasi dan merupakan proses yang penting dalam siklus hidrologi.

Analisis Evapotranspirasi Potensial Metode Thornwaite

Data yang diperlukan dalam metode ini adalah suhu rata-rata bulanan yang didapat dari suhu rata-rata harian. Data tersebut dianalisis dengan rumus-rumus :

 

Analisis Neraca Air Metode Thornwaite Mather

Perhitungan neraca air menurut fungsi meteorologis sangat berguna untuk evaluasi ketersediaan air di suatu wilayah terutama untuk mengetahui kapan ada surplus dan defisit air. Neraca air ini umumnya dihitung dengan metoda Thornthwaite Mather.

Data yang diperlukan berupa :

1. Curah hujan bulanan

2. Suhu udara bulanan

3. Penggunaan lahan

4. Jenis tanah atau tekstur tanah

5. Letak garis lintang

Langkah-langkah perhitungan :

1.      Hitung suhu udara bulanan rata-rata
Data suhu udara pada umumnya sulit diperoleh, oleh karena itu suhu udara dapat diperkirakan dengan data suhu yang ada di suatu tempat :Δ t = 0,006 x Δ ht1 = t
2 ± ΔtΔ h = beda tinggi tempat lokasi 1 dengan lokasi 2 (dalam meter)Δ t = beda suhu udara (Δ C);t2 = suhu udara di lokasi 2.

2.      Hitung Evapotranspirasi dengan metode Thornthwaite Mather (Ep)

3.      Hitung selisih hujan (P) dengan evapotranspirasi

4.      Hitung “accumulated potential water losses” (APWL)

5.      Hitung “Water Holding Capacity” (Sto) berdasar Tabel (Lampiran 4)

6.      Hitung soil moisture storage (St.)

Sto dihitung atas dasar data tekstur tanah, kedalaman akar

7.      Hitung delta St tiap bulannyaΔ st = Sti bulan ke i dikurangi St bulan ke (i – 1)

8.      Hitung evapotranspirasi aktual (Ea) untuk bulan basah ( P > Ep), maka Ea = Ep
untuk bulan kering ( P < Ep), maka Ea = P + |- Δ St|

9.      Hitung surplus air (S); Bila P > Ep, maka S = ( P – EP) - Δ St.

10.  Hitung defisit (D), D = Ep - Ea.

 

Analisis Evapotranspirasi Metode Turc Langbein

Rumus umum yang digunakan yaitu konsep neraca air secara meteorologis pada suatu DAS (Seyhan, 1977) :

P = R + Ea ± Δ St

Dalam hal ini :

P = curah hujan

R = limpasan permukaan

Ea = evapotranspirasi aktual

Δ St = perubahan simpanan

Apabila neraca air tersebut diterapkan untuk periode rata-rata tahunan, maka Δ St dapat dianggap nol, sehingga surplus air yang tersedia adalah :

R = P – Ea

Dan jumlah air yang tersedia diperkirakan sebesar 25% hingga 35% dari surplus air.
Menurut Keijne (1973), evapotranspirasi aktual tahunan dapat diperkirakan dengan menggunakan rumus Turc-Langbein :

Dalam hal ini :

E = evapotranspirasi aktual (mm/tahun)

Eo = evaporasi air permukaan (mm/tahun)

P = curah hujan rata-rata (mm/tahun)

T = suhu udara rata-rata (oC)

Nilai suhu udara dapat diketahui berdasarkan data suhu udara rata-rata tahunan dari stasiun yang diketahui dengan persamaan :

T1 = T2 ± (Z1 – Z2) 0,006

Dalam hal ini :

T1 = suhu udara yang dihitung pada stasiun 1

T2 = suhu udara yang diketahui dari stasiun 2

Z1 = elevasi stasiun 1

Z2 = elevasi stasiun 2

4.         SUHU UDARA DAN SUHU TANAH

Suhu (temperatur) adalah suatu besaran panas yang dirasakan oleh manusia. Satuan suhu yang biasa digunakan di Indonesia adalah derajat celcius (⁰C). Mengingat pentingnya faktor suhu terhadap kehidupan dan aktifitas manusia menyebabkan pengamatan suhu udara yang dilakukan oleh stasiun meteorologi dan klimatologi memiliki beberapa kriteria diantaranya:

• Suhu udara permukaan (suhu udara aktual, rata-rata, maksimum dan minimum).
• Suhu udara di beberapa ketinggian/ lapisan atmosfer (hingga ketinggian ± 35 Km).
• Suhu tanah di beberapa kedalaman tanah (hingga kedalaman 1 m).
• Suhu permukaan air dan suhu permukaan laut.

Skala Suhu

Titik es adalah suhu dimana es murni mulai mencair di bawah tekanan dari luar 1 atmosfer standar (normal) yaitu tekanan yang dapat menahan berat sekolom air raksa setinggi 76 cm atau 1013,250 mb. Sedangkan yang dimaksud titik uap adalah suhu dimana air murni mulai mendidih dibawah tekanan dari luar 1 atmosfer standar.

Skala suhu yang biasa digunakan yaitu :

1.Skala Celsius, dengan titik es 0°C dan titik uap 100°C dan dibagi menjadi 100 bagian (skala).

2.Skala Fahreinheit, dengan titik es 32°F dan titik uap 212°F, dibagi menjadi 180 bagian (skala). 

• Variasi Harian Suhu Permukaan

Selama 24 jam, suhu udara selalu mengalami perubahan – perubahan. Di atas lautan perubahan suhu berlangsung lebih banyak perlahan – lahan daripada di atas daratan. Variasi suhu pada permukaan laut kurang dari 1°C, dan dalam keadaan tenang variasi suhu udara dekat laut hampir sama. Sebaliknya diatas daerah pedalaman continental dan padang pasir perubahan suhu udara permukaan antara siang dan malam mencapai 20°C. Sedangkan pada daerah pantai variasinya tergantung dari arah angin yang bertiup. Variasinya besar bila angin bertiup dari atas daratan dan sebaliknya.

ALAT PENGUKURAN  DAN METODE PENGUKURAN

THERMOMETER BOLA BASAH DAN BOLA KERING

Merupakan thermometer air raksa dalam bejana kaca untuk mengukur suhu udara aktual yang terjadi (thermometer bola kering). Adapun thermometer bola basah adalah thermometer yang pada bola air raksa (sensor) dibungkus dengan kain basah agar  suhu yang terukur adalah suhu saturasi/ titik jenuh, yaitu suhu yang diperlukan agar uap air di udara dapat berkondensasi.

 THERMOMETER MAXIMUM

Thermometer air raksa ini memiliki pipa kapiler kecil (pembuluh) didekat tempat/ tabung air raksanya, sehingga air raksa hanya bisa naik bila suhu udara meningkat, tapi tidak dapat turun kembali pada saat suhu udara mendingin. Untuk mengembalikan air raksa ketempat semula, thermometer ini harus dihentakan berkali-kali atau diarahkan dengan menggunakan magnet.

Dari gambar disamping dapat diilustrasikan bahwa apabila temperatur naik dan kolom air raksa tidak terputus, maka air raksa terdesak melalui bagian yang sempit. Ujung kolom menunjukkan temperatur udara. Apabila suhu turun, kolom air raksa terputus pada bagian yang sempit setelah air raksa dalam bola temperatur menyusut. Ujung lain dari kolom air raksa tetap pada tempatnya.

Untuk pengamatan suhu udara ujung kolom ini menunjukkan suhu udara karena penyusutan air raksa kecil sekali dan dapat diabaikan. Jadi Thermometer menunjukkan suhu udara tertinggi setelah terakhir dikembalikan. Thermometer dikembalikan setelah dibaca.

THERMOMETER MINIMUM

Thermometer minimum biasanya menggunakan alkohol untuk pendeteksi suhu udara yang terjadi. Hal ini dikarenakan alkohol memiliki titik beku lebih tinggi dibanding air raksa, sehingga cocok untuk pengukuran suhu minimum. Prinsip kerja thermometer minimum adalah dengan menggunakan sebuah penghalang (indeks) pada pipa alkohol, sehingga apabila suhu menurun akan menyebabkan indeks ikut tertarik kebawah, namun bila suhu meningkat maka indek akan tetap pada posisi dibawah. Selain itu peletakan thermometer harus miring sekitar 20-30 derajat, dengan posisi tabung alkohol berada di bawah. Hal ini juga dimaksudkan untuk mempertahankan agar indek tidak dapat naik kembali bila sudah berada diposisi bawah (suhu minimum).

Untuk mengembalikan posisi indeks ke posisi aktual dapat dilakukan dengan memiringkan/ membalikkan posisi thermometer hingga indek bergerak ke ujung dari alkohol (posisi suhu aktual).

THERMOGRAPH

Alat ini mencatat otomatis temperatur sebagai fungsi waktu. Thermograph ini adalah logam panjang yang terdiri dari 2 bagian, kuningan dan invar. Bentuk bimetal merupakan spiral. Terpasang pada sumbu horizontal dan diluar kotak Thermograph. Satu ujung bimetal dipasang pada kotak dengan sekrup penyetel halus, sehingga letak pena dapat diatur. Ujung lain dihubungkan ketangkai pena melalui sumbu horizontal sehingga dapat menimbulkan track/ rekaman pada kertas pias yang berputar 24 jam per rotasi. Jika temperatur naik, ujung bimetal menggerakkan tangkai pena keatas, dan sebaliknya. Sebelum dipakai, thermograph harus dikalibrasi terlebih dahulu. Alat ini harus ditempatkan dalam sangkar apabila dipakai untuk mengukur atmospher.

(A)	(B)
Contoh Thermograph	Contoh Thermohygrograph

THERMOMETER TANAH

Prinsipnya sama dengan thermometer air raksa yang lain, hanya aplikasinya digunakan untuk mengukur suhu tanah dari kedalaman 0, 2, 5, 10, 20, 50 dan 100 cm. Untuk kedalaman 50 dan 100 cm, harus tanam sebuah tabung silinder untuk menempatkan thermometer agar mudah untuk melakukan pembacaan. Untuk kedalaman 0-20 cm, cukup dengan membenamkan bola tempat air raksa sesuai dengan kedalaman yang diperlukan.

THERMOMETER APUNG

Thermometer ini merupakan bagian/ kelengkapan dari alat evaporasi panci terbuka. Berfungsi untuk mengetahui suhu permukaan air yang terjadi di permukaan bumi/ tanah. Terdiri dari thermometer maksimum (thermometer air raksa) dan thermometer minimum (thermometer alcohol). Suhu rata-rata air didapat dengan menambahkan suhu makimum dan minimum, kemudian dibagi dua. Letak thermometer harus terapung tepat di permukaan air, sehingga dilengkapi dengan pelampung dibagian depan dan melakang yang terbuat dari bahan yang tahan air/ karat (biasanya almunium). Setelah dilakukan pembacaan, posisi indek pada thermometer minimum harus dikembalikan ke suhu actual dengan memiringkannya. Sedangkan untuk thermometer maksimum, tinggi air raksa juga dikembalikan pada suhu actual dengan menggunakan magnet.

KALIBRATOR  THERMOMETER

Alat ini ini berfungsi untuk menguji/ mengkalibrasi thermometer/ thermograph dengan kendali temperatur elektronik, lampu indikator dan satu set termometer standard. Temperature test cabinet biasanya terbuat dari baja tahan-karat dengan kamar uji yang dilengkapi dengan tameng kaca dibagian depan. Dapat digunakan untuk mengkalibrasi 4 termograph/ thermohygrographs secara bersamaan, atau instrumen serupa. Nilai temperatur ditentukan melalui papan tombol dan DPC [DIODE PEMANCAR CAHAYA]

ALAT PENGUKUR TEKANAN UDARA

Tekanan udara adalah gaya berat/ gaya tekan udara pada suatu luasan tertentu. Persamaan fisis untuk mengetahui tekanan udara adalah :

Perhitungan dilakukan dengan metode pipa U, dimana tekanan pada pipa A akan sama dengan tekanan di pipa B, sehingga bila kolom udara pada salah satu kolom difakumkan dan massa fluida (m) serta konstanta grafitasi (g) diketahui maka tekanan pada pipa terbuka (identik dengan tekanan udara lingkungan) akan diketahui.

(A)	(B)	(C)
Prinsip Bejana Pipa U	Prinsip Barometer Air Raksa	Bentuk Fisik Barometer Air Raksa

BAROMETER AIR RAKSA

Membandingkan perbedaan tinggi air raksa dalam tabung gelas dan di dalam bejana. Barometer air raksa berfungsi untuk mengukur tekanan udara. Terdiri dari tabung gelas berisi air raksa, bagian atasnya tertutup dan bagian bawahnya terbuka dimasukkan ke dalam bejana air raksa.

• Syarat penempatan :

a.      Ditempatkan pada ruangan yang mempunyai suhu tetap (Homogen)

b.      Tidak boleh kena sinar matahari langsung

c.      Tidak boleh kena angin langsung

d.      Tidak boleh dekat lalu-lintas orang

e.      Tidak boleh dekat meja kerja

f.        Penerangan jangan terlalu besar, maximum 25 watts

• Cara pemasangan :

a.      Dipasang tegak lurus pada dinding yang kuat

b.      Tinggi bejana + 1 m dari lantai

c.      Sebaiknya dipasang di lemari kaca

d.      Latar belakang yang putih untuk memudahkan pembacaan

• Cara membaca :

a.      Baca suhu yang menempel pada Barometer

b.      Naikkan air raksa dalam bejana, sehingga menyinggung jarum taji

c.      Skala Nonius (Vernier) sehingga menyinggung permukaan air raksa

d.      Baca skala Barometer dan skala Nonius

e.      Gunakan koreksi yang telah disediakan

• Cara membawa (Transport) :

a.      Barometer dibalik pelan-pelan sehingga bejana berada di atas.

b.      Masukkan dalam kotak transport, dengan bejana tetap diatas

c.      Membawanya bejana harus tetap berada diatas

• Koreksi-koreksi :

1. Koreksi Index
2. Koreksi Lintang
3. Koreksi Tinggi  : Untuk membandingkan tempat-tempat tertentu diperlukan tekanan udara diatas permukaan laut.
4. Koreksi Suhu    : Jika pembacaan lebih tinggi dari 0 ⁰C, maka pembacaan Barometer dikurangi dengan koreksi suhu ini, jika lebih rendah dari 0 ⁰C koreksi ditambah.

BAROMETER ANEROID

Barometer ini menggunakan prinsip perubahan bentuk tabung/ kapsul logam akibat adanya perubahan tekanan udara. Sedikitnya ada 2 jenis barometer aneroid, yaitu:

1.      Jenis Bourdon : Terdiri dari sebuah pipa besi/ baja yang melengkung, berbentuk oval. Gaya pegas pipa ini sama dengan tekanan udara. Perubahan tekanan udara menyebabkan perubahan bentuk ke-oval-an dari pipa, sehingga jarum penunjuk akan bergerak. Pergerakan jarum tersebut kemudian dikonversi dalam skala tekanan udara.

2.      Jenis Vidi : Bagian terpenting ialah kapsul/ cell dari besi/baja, isinya dikosongkan/ hampa udara, permukaan atas dan bawah bergelombang. Kapsul/ cell ini biasanya terdiri dari 7 atau 8 lapisan. Jika tekanan udara naik, maka kapsul/ cell ini tertekan dan menarik sebagian dari tuas (lever) ke bawah, bagian lainnya akan naik menggerakkan jarum penunjuk. Jika tekanan turun, akan terjadi sebaliknya. Pergerakan kapsul/ cell aneroid ini kemudian dihubungkan denga pena/ jarum yang akan menunjukan pergeseran/ simpangan. Besarnya simpangan yang terjadi selanjutnya dikonversi ke dalam skala tekanan udara (mb).

BAROGRAPH

Barograph adalah istilah lain untuk barometer yang dapat merekam sendiri hasil pengukurannya. Barograph umumnya menggunakan prinsip Barometer Aneroid, dengan menghubungkan beberapa kapsul/ cell aneroid dengan sebuah pena untuk membuat track pada kerta pias yang diletakkan pada tabung yang berputar 24 jam per rotasi. Pada pias terdapat garis-garis tegak menunjukkan waktu dan garis mendatar menunjukkan tekanan udara.Tingkat keakuratan dari barograph, salah satunya ditentukan oleh jumlah kapsul/ cell aneroid yang digunakan. Semakin banyak kapsul aneroid yang digunakan maka semakin peka barograph tersebut terhadap perubahan tekanan udara.

Contoh Fisik Barograph Tipe Aneroid	Bagian Dasar Barograph

ALTIMETER

Altimeter adalah alat untuk mengetahui ketinggian suatu tempat terhadap MSL (mean sea level = 1013,25 mb = 0 mdpl). Altimeter sebenarnya adalah barometer aneroid yang skala penunjukkannya telah dikonversi terhadap ketinggian. Sebagaimana kita ketahui bahwa 1 mb sebanding dengan 30 feet  (9 meter) atau dapat dicari dengan pendekatan rumus:

H = 221.15 T_m log (P_o / P)

KALIBRATOR BAROMETER/ BAROGRAPH

Alat yang sering digunakan untuk mengkalibrasikan sebuah barometer/ barograph adalah Vacuum Chamber. Alat ini sebenarnya adalah sebuah tabung tertutup dengan tingkat hampa udara yang dapat diatur (udara didalam tabung dikeluarkan secara perlahan dengan pompa penghisap udara). Barometer standar dan barometer/ barograph yang dikalibrasi harus diletakan dalam tabung secara bersamaan, kemudian dibandingkan penunjukannya untuk mendapatkan nilai koreksi (seiring dengan pengaturan tekanan udara).

ALAT PENGUKUR SUHU UDARA

PERHITUNGAN

1.  Kalibrasi Termometer

Alat

            Alat yang dipegunakan adalah :

1.      Termometer standar dan termometer biasa (yang akan dikalibrasi)

2.      Cerat atau wadah

3.      Air hangat dan air es

Cara kerja

1.   Dimasukkan air dingin (air + es) secukupnya kedalam wadah, lalu masukkan termometer standar dan termometer biasa kedalam air tersebut, tunggu hingga suhunya stabil (30 detik) lalu dicatat sahu yang terukur dikedua termometer.

2.   Ditambahkan air panas secukupnya dan catat suhu dikedua termometer tersebut.

3.   Dilakukan berulang-ulang hingga didapatkan 5 sata pengamatan suhu untuk kedua  

termometer.

4.   Diukur suhu tersebut dianalisis menggunakan rekresi sederhana dengan menggunakan

intersepnya, hingga didapat persamaan regresi.

5.   Dislope (b) dan intersepnya (a) dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan regresi.

2.  Suhu Udara

Alat

            Alat yang dipergunakan dalam praktikum ini adalah termometer biasa (T_BK).

Cara kerja

a.   Diukur suhu menggunakan termometer dilakukan dibeberapa lokasi (tipe lahan) yaitu

dilapangan terbuka, dan dibawah tajuk tanaman.

b.   Dimasing-masing tipe lahan diukur dan diamati suhu setiap 1 menit dengan 5 kali

perulangan.

c.   Diukur suhu dikalibrasi dengan persaman regresi yang didapat percobaan kalibrasi.

d.   Dibandingkan variasi suhu untuk masing-masing tipe lahan.

3.      Suhu Tanah

Alat

            Alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah termometer biasa (T_BK).

Cara kerja

a.       Dibuat lubang (seukuran dengan termometer) dengan kedalaman 5 cm, 10 cm, 15 cm.

b.      Dimasukkan termometer kedalam lubang, dibiarkan selama 5 menit, lalu diukur suhunya.

c.       Dilakukan pada tipe lahan dirumput dan tanaman tinggi.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Pengamatan

Data yang diperoleh dari pengukuran Kalibrasi termometer.

Ulangan	Suhu Termometer Acuan ( Y )0C	Suhu Termometer Biasa ( X )0C	XY	X2	Y2
I	15	15	225	225	225
II	26	17	442	289	676
III	27	18	486	324	729
IV	25	15	375	225	625
V	23	15	345	225	529
VI	23	15	345	225	529
Jumlah	= 139	=95	=2218	=1513	=3313
	Y= 23.16	X= 15.83

Dengan menggunakan rumus:

   b =               

    a = Y-bX                                              

    Y = a + bx  

Mencari nilai b

b =                      =         

   =                            =         

a =    Y – bx

   =    23.16 – (1.94)(15.83)

=    -7.55

Data yang diperoleh dari pengukuran suhu udara dilapangan terbuka dan diatas tajuk tanaman.

No	Lokasi ( Tipe lahan )	Jumlah Ulangan Suhu					Rerata	Ket
		I	II	III	IV	V
1	Dilapangan terbuka	28	29	31	32	32	30.4
2	Dibawah tajuk tanaman	31	31	31	32	32	31.4

Mencari nilai Y :

1. Y₁ =    a + bx₁                                                             2. Y₂ = a + bx₂

         =    (-7,55) + (1,94)(28)                                    = (-7,55) + (1,94)(29)

         =    (-7,55) + (54,32)                                         = (-7,55) + (56,26)

         =    46,77                                                          = 48,71

3. Y₃ =    (-7,55) + (1,94)(31)                          4.  Y₄ = (-7,55) + (1,94)(32)

=    (-7,55) + (60,14)                                         = (-7,55) + (62,08)

=    52,59                                                          = 54,53

5. Y₅ =    (-7,55) + (1,94)(332)                       

=    (-7,55) + (62,08)                                        

=    54,53                                                         

  Mencari nilai X :

1. X₁ =28                                                   2. X₂ =29

3. X₃ =31                                         4. X₄ =32

5. X₅ =32                                                   

Data yang diperoleh dari pengukuran suhu tanah:

No	Lokasi (Tipe lahan)	Suhu tanah pada kedalaman (°C)				Ket
		0 cm	5 cm	10 cm	15 cm
1	Dibawah tajuk tanaman	31	30	29	28
2	Tanpa tanaman	35	32	29	28

Mencari nilai Y :

1. Y₁ =    a + bx₁                                                             2. Y₂ = a + bx₂

         =    (-7,55) + (1,94)(31)                                    = (-7,55) + (1,94)(30)

         =    (-7,55) + (60,14)                                         = (-7,55) + (58,2)

         =    52,59                                                          = 50,65

3. Y₃ =    (-7,55) + (1,94)(29)                          4.  Y₄ = (-7,55) + (1,94)(28)

=    (-7,55) + (56,26)                                         = (-7,55) + (54,32)

=    48,71                                                          = 46,77

      Mencari nilai X :

1. X₁ =31                                                   2. X₂ =30

3. X₃ =29                                                   4. X₄ =28

        

Grafik Hasil Pencarian Pada Suhu Tanah Dengan Kedalaman 0 cm,5cm, 10cm dan 15cm.

5.     KELEMBABAN

Kelembaban udara adalah kandungan uap air dalam massa udara. Kelembaban udara dibedakan atas:

1.       Kelembaban Spesifik

          Adalah banyaknya uap air yang terkandung dalam 1 kilo gram udara.

Contoh:

Dalam 1 kilogram massa udara terkandung uap air sebanyak 12 gram. Maka dikatakan bahwa kelembaban spesifik udara tersebut adalah 12 gram/kg

2.       Kelembaban Absolut/ Densitas uap air dalam udara

Yaitu banyaknya uap air dalam setiap unit volume udara.

Contoh:

Dalam 1 meter kubik udara terdapat uap air sebanyak 12 gram. Maka dikatakan bahwa kelembaban absolute udara tersebut ialah 12 gram/m³.

3.       Kelembaban Relatif/ Kelembaban Nisbi

Kelembaban nisbi (RH) mempunyai dua pengertian, yaitu:

a.       Perbandingan jumlah uap air yang ada secara nyata (actual) dengan jumlah uap air maksimum yang mampu dikandung oleh setiap unit volume udara dalam suhu yang sama.

ALAT PENGUKUR DAN METODE PENGUKURAN

Alat-alat untuk mengukur Relative Humidity dinamakan Psychrometer atau Hygrometer. Pada umumnya alat bola kering dan bola basah dinamakan Psychrometer. Dengan Hygrometer, Relative Humidity dapat langsung dibaca. Hygrometer ialah alat yang mencatat Relative Humidity.

PSYCHROMETER BOLA BASAH DAN BOLA KERING

Psychrometer ini terdiri dari dua buah thermometer air raksa, yaitu :

1.      Thermometer Bola Kering      : tabung air raksa dibiarkan kering sehingga akan mengukur suhu udara sebenarnya.

2.     

Thermometer Bola Basah       : tabung air raksa dibasahi agar  suhu yang terukur adalah suhu saturasi/ titik jenuh, yaitu; suhu yang diperlukan agar uap air dapat berkondensasi.

Suhu udara didapat dari suhu pada termometer bola kering, sedangkan RH  (kelembaban udara) didapat dengan perhitungan:

Hal-hal yang sangat mempengaruhi ketelitian pengukuran kelembaban dengan mempergunakan Psychrometer ialah :

a.      Sifat peka, teliti dan cara membaca thermometer-thermometer

b.      Kecepatan udara melalui Thermometer bola basah

c.      Ukuran, bentuk, bahan dan cara membasahi kain

d.      Letak bola kering atau bola basah

e.      Suhu dan murninya air yang dipakai untuk membasahi kain

PSYCHROMETER ASSMANN

Psychrometer assmann terdiri dari 2 buah thermometer air raksa dengan pelindung logam mengkilat. Kedua bola thermometer terpasang dalam tabung logam mengkilat. Kipas angin terletak diatas tabung pada tengah alat. Gunanya untuk mengalirkan (menghisap) udara dari bawah melalui kedua bola. Thermometer langsung menuju keatas. Alat dipasang menghadap angin dan sedemikian sehingga logam mengkilat mencegah sinar matahari langsung ke Thermometer, terutama pada angin lemah dan sinar matahari yang kuat.

PSYCHROMETER PUTAR (WHIRLING)

Disebut juga sebagai Psychrometer Sling/ Whirling. Alat ini terdiri dari 2 Thermometer yang dipasang pada kerangka yang dapat diputar melalui sumbu yang tegak lurus pada panjangnya. Sebelum pemutaran bola basah dibasahi dengan air murni. Psychrometer diputar cepat-cepat (3 putaran/ detik). Selama + 2 menit, dihentikan dan dibaca cepat-cepat. Kemudian diputar lagi, dihentikan dan dibaca seterusnya sampai diperoleh 3 data. Data yang diambil adalah suhu bola basah terendah. Jika ada 2 suhu bola basah terendah yang diambil suhu bola kering.

• Keuntungan : bentuknya yang portable dan kemurahan harganya dibandingkan dengan Psychrometer Assmann.
• Kerugian :

a.      Karena harus diputar diluar sangkar, kedua Thermometernya dipengaruhi radiasi dan dari badan si pengamat.

b.      Waktu hujan tetesan air hujan bias melekat sehingga merendahkan pembacaan.

c.      Kecepatan udara (ventilasi) mungkin terlalu kecil.

HYGROMETER RAMBUT

Rambut menunjukkan perubahan dimensi jika kelembaban udara berubah-ubah. Perubahan dimensi dapat dipakai sebagai indikasi kelembaban nisbi udara.

Hygrometer rambut ada yang bersifat non recording dan recording (Hygrograph).

PERHITUNGAN

Contoh:

Dalam suhu 20⁰C, kemampuan maksimum udara menampung uap air adalah 25 gr/m³. Berdasarkan hasil pengukuran secara langsung, diketahui kandungan uap air dalam udara adalah 20 gr/m³. Untuk mencari kelembaban nisbinya digunakan rumus:

RH =  e/E x 100%

RH =  20/25 x 100%

RH = 80 %

RH = kelembapan nisbi dalam persen

e    = kandungan uap air hasil pengukuran secara langsung

E    = kemampuan maksimal udara dapat menampung uap air

b.      Banyaknya tekanan uap yang ada secara nyata (actual) dengan tekanan uap maksimum pada suhu yang sama.

Contoh:

Tekanan uap maksimum pada suhu 15⁰ adalah 1.000 mb (E), sedangkan tekanan uap hasil pengukuran (e) adalah 800 mb, maka kelembaban nisbi di daerah itu adalah;

RH = e/E x 100% = 800/1000 x 100% = 80%

Kelembapan relative diukur dengan alat yang disebut Higrometer atau Psychrometer Asmann.

Berdasarkan ketiga macam kelembapan udara tersebut, yang erat kaitannya dengan keadaan cuaca disuatu tempat adalah kelembapan relative. Jika kelembapan relative udara kurang dari 100%, maka massa udara dikatakan belum jenuh, sedangkan apabila kelembapan relative ini telah mencapai 100%  maka massa udaradikatakan jenuh, artinya sudah tidak mampu lagi menampung uap air.

6.        INFILTRASI

Infiltrasi dimaksudkan sebagai proses masuknya air kepermukaan tanah. Proses ini merupakan bagian yang sangat penting dalam daur hidrologi maupun dalam proses pengalihragaman hujan menjadi aliran disungai. Pengertian infiltrasi (infiltration) sering dicampur-adukkan untuk kepentingan praktis dengan pengertian perkolasi (percolation) yaitu gerakan air kebawah dari zona tidak jenuh, yang terletak diantara permukaan tanah sampai kepermukaan air tanah (zona jenuh). Dalam kaitan ini terdapat dua pengertian tentang kuantitas infiltrasi, yaitu kapasitas infiltrasi (infiltration Capaciti) dan laju infiltrasi (Infiltration rate). Kapasitas infiltrasi adalah laju infiltrasi maksimum untuk suatu jenis tanah tertentu, sedangkan laju infiltrasi adalah laju infiltrasi nyata suatu jenis tanah tertentu.

Proses Terjadinya Infiltrasi Ketika air hujan menyentuh permukaan tanah, sebagian atau seluruh air hujan tersebut masuk kedalam tanah melalui pori-pori permukaan tanah. Proses masuknya air hujan kedalam tanah ini disebabkan oleh tarikan gaya grafitasi dan kapiler tanah.. laju infiltrasi yang dipengaruhi oleh gaya grafitasi dibatasi oleh besarnya diameter pori-pori tanah. Dibawah pengaruh gaya grafitasi , air hujan mengalir tegak lurus kedalam tanah melalui profil tanah. Pada sisi yang lain, gaya kapiler bersifat mengelirkan air tersebut tegak lurus keatas, kebawah, dan kearah horizontal. Gaya kapiler tanah ini bekerja nyata pada tanah dengan pori-pori yang relatif kecil. Pada tanah dengan pori-pori besar , gaya ini dapat diabaikan pengaruhnya, dan air mengalir ke tanah yang lebih dalam oleh pengaruh gaya grafitasi. Dalam perjalanannya tersebut, air juga mengalami penyebaran kearah lateral akibat tarikan gaya kapiler tanah, terutama ke arah tanah dengan pori-pori yang lebih sempit.

Proses infiltrasi yang demikian, melibatkan tiga proses yang tidak saling tergantung :
1. Proses masuknya air hujan melalui pori-pori permukaan tanah

2. tertampungnya air hujan rtersebut di dalam tanah

3. proses mengalirnya air tersebut ketempat lain (bawah, samping, dan atas). Infiltrasi

(peresapan) merupakan perjalanan air melalui permukaan tanah dan menembus masuk kedalamnya.
Tanah dapat ditembusi air karena adanya celah yang tak kapilar melalui mana aliran air grafitas mengalir kebawah menuju air tanah, dengan mengikuti suatu jalan berhambatan paling lemah. Gaya-gaya kapilar mengalihkan air grafitas secara terus menerus kedalam rongga-rongga pori kapilar, sehingga jumlah air grafitas yang melalui horizon-horizon yang lebih rendah secara berangsur-angsur berkurang. Hal ini menyebabkan bertambahnya tahanan pada aliran grafitas di lapisan permukaan dan berkurangnya laju infiltrasi pada saat hujan meningkat. Air hujan yang jatuh ketanah akan masuk kedalam tanah dengan adanya gaya grafitasi, viskositas dan gaya kapilar dan disebut juga sebagai proses infiltrasi. Laju infiltrasi aktrual tergantung dari karakteristik tanah dan jumlah air yang tersedia dipermukaan tanah untuk membuat tanah lembab.

Proses infiltrasi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain :
1. Waktu dari saat hujan atau irigasi

2. Tekstur dan stuktur tanah

3. Persediaan air awal (kelembaban awal) atau jumlah air yang tersedia di permukaan

tanah.

4. Kemampuan tanah untuk mengosongkan air diatas permukaan tanah

5. Penghantar hidrolik

6. Kegiatan biologi dan unsur organik, jenis dan kedalaman seresah

7. Tumbuhan bawah atau tajuk penutup tanah lainnya

Kedalaman air yang masuk ketanah tergantung dari beberapa faktor, yaitu : jumlah air hujan, porositas tanah, jumlah tumbuh-tumbuhan serta lapisan yang tidak dapat ditembusi oleh air. Air yang tertahan oleh lapisan kedap air (misalnya batu) membentuk air tanah. Pengaruh tumbuh-tumbuhan terhadap daya serap sukar ditentukan, karena tumbuh-tumbuhan juga mempengaruhi intersepsi. Meskipun demikian, tumbuh-tumbuhan penutup menungkatkan infiltrasi jika dibandingkan dengan tanah terbuka, sebab :
• Tumbuhan penutup menghambat aliran permukaan, sehingga memberikan waktu

tambahan pada air untuk memasuki tanah

• sistem akarnya membuat tanah lebih mudah dimasuki

• daun-daunnya melindungi tanah dari tumbukan oleh tetes air hujan yang jatuh dan

mengurangi muatan air hujan dipermukaan tanah.

Sifat-sifat yang menentukan dan membatasi kapasitas infiltrasi adalah struktur tanah yang sebagian ditentukan oleh tekstur dan kandungan air. Unsur struktur tanah yang terpenting adalah ukuran pori dan kemantapan pori.

 Pengukuran Laju Infiltrasi

Menurut Soemarto (1995), laju infiltrasi dapat diukur dengan cara berikut ini :
1. Dengan menggunakan Testplot

Pengukuran daya infiltrasi dengan menggunakan infiltrometer hanya dapat dilakukan terhadap luasan yang kecil saja, sehingga sukar untuk mengambil kesimpulan terhadap besarnya daya infiltrasi bagi daerah yang lebih luas. Untuk mengatasi hal ini dipilih tanah datar yang dikelilingi tanggul dan digenangi air, seperti pada gambar dibawah ini, laju infiltrasi nya didapat dari banyaknya air yang ditambahkan agar permukaan airnya konstan.

2. Dengan menggunakan Lysimeter

Lysimeter berupa tangki beton yang ditanam di dalam tanah, yang di isi tanah dan tanaman yang sama dengan sekelilingnya, dilengkapi dengan fasilitas drainase dan pemberian air.

3.      Test Penyiraman (Sprinkling Test)

4.      Di atas sebidang tanah dengan luas beberapa puluh meter persegi, diberikan hujan tiruan dengan intensitas yang diketahui dan konstan  fp permukaan tanahnya dibuat agak miring, sehingga limpasan³sebesar i   fp³permukaan sebesar i  

5.      Dari hubungan curah hujan dengan limpasan dalam daerah pengaliran kecil
Pada kenyataannya adalah lebih sulit untuk mendapatkan penurunan kehilangan hanya dari daya infiltrasi saja, dibandingkan dengan mendapatkan gabungan dari seua kehilangan.

ALAT PENGUKURAN DAN METODE CARA PENGUKURAN

INFILTROMETER

Alat yang biasanya digunakan untuk mengukur besarnya air resapan adalah single drum atau double drum yang hanya dapat dioperasikan di lahan datar saja. Untuk pengukuran pada lahan miring dirancang alat infiltrometer yang komponennya terdiri atas alat pembuat hujan buatan (pompa dan water sprayer), pipa, plat dan power supply. Alat tersebut dilengkapi dengan sensor debit dan software yang dihubungkan dengan PC.Ruang lingkup dari penelitian ini adalah :

• merancang alat infiltrometer jenis Rainfall Simulation Test,
• membuat fisik alat infiltrometer,
• membuat peralatan pendukung (software aplikasi),
• uji coba fungsi alat infiltrometer dan software aplikasi,
• pengukuran infiltrasi pada lahan miring.

Pengumpulan data klimatologi terdiri atas : curah hujan, temperatur, kelembaban, dan lama penyinaran matahari. Lokasi penelitian adalah daerah KP Kuari batu gamping, Ciampea, Kabupaten Bogor.

Dimensi alat infiltrometer jenis Rainfall Simulation Test adalah sebagai berikut :

• panjang 1 meter,
• lebar 1 meter, dan
• tinggi 1, 34 meter.

Alat tersebut dapat dibongkar pasang (knockdown) dengan mudah. Sangat cocok untuk pengukuran infiltrasi pada lahan dengan kemiringan ideal  antara 20 - 30°.

Alat ini harus dipasang secara cermat dan hati-hati karena masih memiliki kekurangan yang perlu disempurnakan. Hal yang perlu diperhatikan terutama kebocoran air lewat kran, pipa sambungan, dan air limpasan yang keluar dari alat ke selang pengukuran debit.

Software aplikasi dibuat untuk merekam dan mengolah data hasil pengukuran infiltrasi pada lahan  miring. Hasil dari software aplikasi ini dapat berupa grafik dan tabel. Hasil perhitungan dapat langsung dicetak maupun disimpan dalam bentuk file.

Hasil perhitungan neraca air (water balance) di Kuari batu gamping, daerah Ciampea, Kabupaten Bogor, Jawa Barat adalah sebagai berikut :

• Curah hujan yang jatuh di daerah penelitian sebesar = 1.572,816 m3 /tahun,
• sebagian akan menguap yang disebut evapotranspirasi sebesar = 424.359 m3 /tahun,
• sebagian akan meresap ke dalam tanah (infiltrasi) sebesar = 354.992 m3 /tahun, dan
• sebagian lagi akan mengalir di  permukaan (surface run off) yaitu sebesar = 793.465 m3 /tahun.

PERHITUNGAN

Penghitungan Infiltrasi Menggunakan Rumus Horton

f = fc + ( fo - fc ) e-kt

Rumus ini berlaku apabila i > f

f = infiltration capacity at any time t
fc = the value of infiltration after it reaches a constant value
fo = infiltration capacity at the start
k = a constant
t = time from the beginning of precipitation

Contoh penghitungan infiltrasi :

7.        RADIASI MATAHARI

Pengertian. Radiasi Matahari adalah pancaran energi yang berasal dari proses thermonuklir yang terjadi di matahari. Ada beberapa radiasi solar, yang terpenting: radiasi elektromagnetik (yg berhubungan dengan listrik dan magnet). Radiasi elektromagnetik bisa dibedakan,

1. radiasi yang terlihat oleh mata kita (visible radiation) (cahaya)

2. radiasi yang dapat kita rasakan (kulit, wajah), namanya radiasi infra merah.

panjang gelombang radiasi inframerah lebih panjang daripada panjang gelombang cahaya

(visible radiation) Gelombang elektromagnetik menyebar dalam bentuk 3 dimensi

(volumen), seperti halnya gelombang yang tersebar membentuk sebuah bola (esfera).

Dalam hal ini, volumen di sekitar gelombang elektromagnetik bisa berbentuk: benda keras,

cairan, gas, tapi bisa juga kekosongan (vacuum).

Radiasi matahari yang diterima oleh bumi kita (energi matahari) akan diterima dengan cara

sebagai berikut,

1. Diserap oleh aerosol* & awan di atmosfer bumi yang akhirnya menjadi panas. Radiasi

yang terserap ini menyebabkan naiknya temperatur gas-gas dan aerosol-aerosol.

aerosol= kumpulan cairan kecil atau partikel-partikel solid yang menyebar dalam suatu

gas, seperti uap air di atmosfir, debu-debu angkasa, etc.

2.      Ditangkis oleh atmosfer (oleh gas2 dan aerosol-aerosol), dalam hal ini radiasi ditangkis

dan disebarkan ke segala penjuru. Sebagian radiasi menuju kembali ke angkasa, sebagian sampai ke permukaan bumi.

     Penangkisan dan penyerapan radiasi bisa terjadi di segala lapisan atmosfir, yang paling sering lapisan bawah di mana massa atmosfir lebih terkonsentrasi. Radiasi yang tidak tertangkis maupun terserap oleh atmosfir, sampai ke permukaan bumi. Karena bumi sangat padat, maka radiasi ini bukan ditangkis, melainkan dikembalikan satu arah ke atmosfir (proses ini biasa disebut refleksi - walaupun sebenarnya sama saja dengan tangkisan). Es dan salju merefleksi hampir kebanyakan dari radiasi solar yang sampai ke permukaan bumi, sedangkan laut, merefleksi sangat sedikit. Radiasi yang sampai ke permukaan bumi yang tidak direfleksi, akan diserap oleh bumi. Di lautan, penyerapan ini sampai pada puluhan meter dari permukaan laut, sedangkan di daratan, hanya pada level yang lebih tipis. Seperti halnya yang terjadi pada atmosfir, penyerapan radiasi di permukaan bumi menyebabkan naiknya temperatur permukaan tersebut

 ALAT PENGUKUR DAN METODE PENGUKURAN 
     Pengukuran lamanya sinar matahari bersinar dimaksudkan untuk mengetahui intensitas dan berapa lama/ jam matahari bersinar mulai terbit hingga terbenam. Matahari dihitung bersinar terang jika sinarnya dapat membakar pias Campble stokes. Lamanya matahari bersinar dapat dinyatakan dalam presentase atau jam. Untuk keperluan pemasangan dan pengamatan perlu diketahui hal-hal yang menyangkut waktu smeu lokal dan waktu rata-rata lokal. True Solar Day yaitu waktu antara dua gerakan matahari melintasi meridian. Waktu yang didasarkan panjang hari ini disebut apparent solartime atau waktu semu lokal. Waktu ini dapat ditunjukkan oleh sunshine recorder. Waktu semu lokal ialah waktu yang ditentukan oleh gerakan relatif matahari terhadap horizon. Sepanjang tahun lamanya (panjangnya) True Solar Day berbeda-beda. Untuk memudahkan perhitungan dibayangkan adanya matahari fiktif yang beredar mengelilingi bumi dengan kecepatan tetap selama setahun. 

PENGUKUR SINAR MATAHARI JENIS CAMPBLE STOKES

Campbell Stokes

     Lamanya penyinaran sinar matahari dicatat dengan jalan memusatkan (memfokuskan) sinar matahari melalui bola gelas hingga fokus sinar matahari tersebut tepat mengenai pias yang khusus dibuat untuk alat ini dan meninggalkan pada jejak pias. Dipergunakannya bola gelas dimaksudkan agar alat tersebut dapat dipergunakan untuk memfokuskan sinar matahari secara terus menerus tanpa terpengaruh oleh posisi matahari. Pias ditempatkan pada kerangka cekung yang konsentrik dengan bola gelas dan sinar yang difokuskan tepat mengenai pias. Jika matahari bersinar sepanjang hari dan mengenai alat ini, maka akan diperoleh jejak pias terbakar yang tak terputus. Tetapi jika matahari bersinar terputus-putus, maka jejak dipiaspun akan terputus-putus. Dengan menjumlahkan waktu dari bagian-bagian terbakar yang terputus-putus akan diperoleh lamanya penyinaran matahari.

PENGUKUR SINAR MATAHARI JENIS JORDAN

     Alat ini mencatat sendiri lamanya matahari bersinar dalam sehari yang terdiri dari dua kotak berbentuk setengah silinder dan tertutup. Di bagian dalam dipasang kertas yang sangat peka terhadap sinar matahari langsung.

     Apabila seberkas matahari langsung mengenai kertas ini akan meninggalkan bekas yang gelap. Alat ini diatur sedemikian sehingga satu pias dipakai untuk pagi dan pias lainnya untuk siang hari.

PENGUKURAN INTENSITAS RADIASI MATAHARI

     Untuk mengetahui intensitas radiasi yang jatuh pada permukaan bumi baik yang langsung maupun yang dibaurkan oleh atmosfer. Intensitas radiasi matahari ialah jumlah energi yang jatuh pada suatu bidang persatuan luas dalam satu satuan waktu. Dalam atmosfer bumi terdapat bermacam-macam radiasi seperti :

a.  Direct Solar Radiation (S) yaitu radiasi langsung dari matahari yang sampai ke permukaan bumi.

b. Radiation Difus (D) yang berasal dari pantulan-pantulan oleh awan dan pembauran-pembauran oleh 
     partikel-partikel atmosfer.

c. Surface Raflectivity (r) yaitu radiasi yang berasal dari pantulan-pantulan oleh permukaan bumi.

d. Out Going Terrestial radiation (O), yaitu radiasi yang berasal dari bumi yang berupa gelombang panjang.

e. Back Radiation (B) yaitu radiasi yang berasal dari awan-awan dan butir-butir uap air dan CO₂ yang 
    terdapat dalam atmosfer.

f.  Global (total) Radiation (Q)

g. Net Radiation (R)

Dengan banyaknya jenis radiasi yang terdapat didalam atmosfer berarti banyak pula alat-alat yang diperlukan untuk mengukur radiasi langsung (S). Misalnya :

• Pyrheliometer untuk mengukur radiasi langsung (S)
• Solarimeter dan Pyranometer untuk radiasi total (Q)
• Pyrgeometer untuk mengukur radiasi bumi (O)
• Net Pyrradiometer untuk mengukur radiasi total (R)

Pada prinsipnya sensor alat pengukur intensitas radiasi matahari dibagi 2 jenis :

1. Sensor yang dibuat dari bimetal yaitu 2 jenis logam yang mempunyai koefisien muai panjang yang berbeda dan diletakkan satu sama lainnya. Alat yang memakai sensor jenis ini ialah Actinograph.
2. Sensor yang dibuat dari Thermopile seperti yang terdapat pada Solarimeter, Pyranometer dll

AMSTRONG PYRHELIOMETER

     Pyrheliometer dipakai untuk mengukur intensitas radiasi matahari langsung (S). Pyrheliometer terdiri dari 2 bagian pokok, yaitu sensor yang menghasilkan gaya gerak listrik dan recorder yang berisi battery, galvanometer dan amperemeter. Sensor berada didalam sebuah tabung/silinder logam yang dapat diputar horizontal dan vertikal. Tabung diputar mengikuti gerakan matahari sehingga sinar selalu jatuh tegak lurus ke permukaan sensor. Pada bagian ujung/ muka tabung terdapat tutup yang dapat diputar terhadap permukaan silinder. Penutup ini berfungsi sebagai pelindung sensor terhadap matahari dan juga sebagai pemutus dan penghubung kontak listrik.

SOLARIMETER DAN PYRANOMETER

     Digunakan untuk mengukur radaiasi matahari total. Untuk memperoleh data intensitas matahari secara kontinue, Solarimeter dihubungkan ke sebuah alat pencatat yang dinamakan Chart Recorder yang mempunyai sifat Self Balancing Potentiometric yaitu suatu recorder yang bekerjanya berdasarkan keseimbangan antara signal (tenaga listrik yang masuk berasal dari Solarimeter dengan tenaga listrik dari power supply. Gerakan dan kedudukan pena

ditentukan oleh keseimbangan kedua unsur tersebut.

Dengan demikian recorder ini memerlukan tenaga listrik yang diperlukan selain untuk keseimbangan juga untuk menggerakkan pias (Chart) dan jam. Recorder ini sangat peka terutama ketika sedang beroperasi, sedapat mungkin dihindarkan terhadap getaran-getaran yang dapat mengganggu keseimbangan.

PERHITUNGAN

Model Atmosfir

Radiasi Matahari yang mencapai permukaan bumi saat melintasi atmosfir akan mengalami hamburan, pantulan dan penyerapan, sehingga yang sampai di permukaan bumi menjadi berkurang bila dibandingkan dengan di tepi luar atmosfir bumi. Pengaruh hamburan dan penyerapan oleh kandungan atmosfir dinyatakan dengan transmisi atmosfir.

Kandungan atmosfir setiap saat berubah, keadaan ini akan menyebabkan hantaran (transmisi) berubah. Perubahan kandungan ini akan mempengaruhi mutu radiasi matahari: seperti spektral radiasi, radiasi langsung dan radiasi global di permukaan bumi. Untuk keperluan pemodelan, paling sedikit terdapat empat hal yang harus diperhatikan:·         Konstanta Radiasi matahari (Solar Constan), yaitu radiasi total yang diterima permukaan datar persatuan luas tegal lurus berkasi sinar di permukaan laut pada jarak rata-rata bumi matahari mengabaikan atmosfir bumi (Robinson, 1966: 15 dan Duffie, 1974: 4 – 6). Spektral konstanta radiasi surya adalah dasar yang digunakan untuk penentuan mutu radiasi surya dipermukaan bumi.

·         Kandungan Atmosfir, yaitu unsur yang ada diatmosfit bumi. Unsur-unsur kandungan ini adalah molokul udara seperti ozon (O₃) dan uap air (precipitable water w ), sedangkan kekeruhan (turbidity B) seperti CO, CO₂, H₂O, debu dll., Unsur kandungan atmosfir jumlahnya bervariasi diberbagai tempat bahkan ada yang sangat sedikit dan hanya berada dilapisan bawah (dekat permukaan bumi). Unsur-unsur kandungan atmosfir ini akan menyerap, memantulkan dan menghamburkan radiasi matahari. Berdasarkan keadaan tersebut, Schuepp (dalam Robinson. 1966: Bab IV, 158 – 159) merumuskan model kandungan atmosfir baku (standar) sebagai berikut:

·         Ozon (O₃) = 0,34 cm, uap air (precipitable water) w = 2.0 cm, kekeruhan (turbidity) B = 0, dengan tekanan 1000 mb (atmosfir Rayleigh) pada jarak matahari-bumi yang sebenarnya.

·         Spektral Iradiasi Matahari. Spektral iradiasi matahari adalah gambar dari radiasi matahari berdasakan panjang gelombang yang di pancarkan, mulai dari kurang dari 3 mm sampai lebih dari 2,6 mm. Bentuk spektral iradiasi di permukaan bumi bila dibanding dengan ditepi luar atmosfir dapat dijadikan gambaran sebagai perubahan mutu radiasi.

Berangkat dari pemikiran kandungan atmosfir, atmosfir dimodelkan. Pengertian atmosfir model adalah dengan menetapkan kandungan (unsur-unsur) atmosfir atau menganggap (diasumsikan) dekat tetap (konstan), artinya walaupun terjadi perubahan komposisi kandungan, tidak akan berpengaruh banyak terhadap mutu radiasi matahari yang sampai dipermukaan bumi. Atmosfir dengan komposisi demikian (Hoesin 1983), disebut Model Atmosfir Baku (standar) dan langit dinyatakan dalam keadaan bening. Bentuk spektral irradiasi surya untuk kandungan “Atmosfir Baku”.
Bertitik tolak dari keadaan kandungan atmosfir (Atmosfir Baku w =2.0 cm, O3 = 0,34 cm, debu = 0 dan p =1000 mb) atau “langit bening” dan data hasil pengukuran di daerah tropis (Congo-Afrika Barat ), Schuepp (dalam Robinson 1966: Bab IV 158) menghitung besarnya irradiasi global di permukaan bumi, setiap bulan pada lintanglintang tertentu, pada rentang 25⁰ LU sampai 25⁰ LS. Selain kandungan atmosfir, perhitungan juga dilakukan dengan koreksi terhadap jarak surya-bumi. Dengan demikian dapat dikatakan data radiasi surya Schuepp adalah data radiasi matahari di permukaan bumi langit bening (H_c). Untuk memperkirakan radiasi matahari di suatu tempat (lintang tertentu) pada bidang datar di permukaan bumi di daerah 25⁰ Lintang Utara (LU) sampai 25⁰ Lintang Selatan (LS) data Schuepp dapat digunakan (Exell; 1981). Memperkirakan radiasi matahari yang terletak diantara lintang tersebut dilakukan dengan membuat model matematis. Model matematis yang dirumuskan/disusun di sini adalah untuk daerah tropis 15⁰ LU sampai 15⁰ LS.

Radiasi Matahari 
     Brangkat dari spektral irradiasi martahari, sebagaimana uraian diatas, radiasi matahari dapat dibedakan dalam dua bentuk yaitu dipandang sebagai geombang elektromagnetik (EM) dan radiasi global. Pembedaan kedua keadaan ini terutama terlihat dalam pemakaian.
     Gelombang EM sering dipakai sebagai pendekatan spektral (mutu radiasi) sedangkan global untuk energi baik dalam satuan watt atau calori.

PENDEKATAN MATEMATIS

Dasar Pemikiran 
     Data radiasi matahari yang dimaksud disini adalah radiasi global H₀ per hari pada ketinggian 0 (nol) meter (dipermukaan laut) dan langit bening setiap hari ke 15 setiap bulan (cal.cm^-2.hari^-1). Data radiasi langit bening Schuepp bila ditampilkan dalam diagram pencar dengan hari (bulan) sebagai absis dan jumlah radiasi mahatari sebagai ordinat, maka akan terdapat koordinat titik-titik (pasangan titik-titik) yang menggambarkan grafik-grafik (fungsi-fungsi harmonis).
     Bila diperhatikan lebih tajam, data radiasi matahari global dipermukaan bumi, dapat ditarik beberapa kesimpulan, yaitu “fluktuasi” dan yang “berubah”. 
Fluktuasi
 Fluktuasi data radiasi global matahari untuk setiap lintang (15⁰ LU, 10⁰ LU, 5⁰LU, 0⁰ Kh, 5⁰LS, 10⁰ LS, 15⁰ LS) bila dibuat diagram pencar akan terlihat suatu pola tertentu. (Kh = khatulistiwa), Fluktuasi data radiasi matahari setiap lintang berbentuk kurva non linear variabel tunggal, terlihat mengikuti bentuk deret harmonis. Keteraturan pola data, memungkinkan dibuat suatu model matematis. 
Berubah 
Jarak surya-bumi, deklinasi surya, hari dan kandungan atmosfir setiap saat berubah, maka hal-hal yang menjadi perhatian adalah :  
- Deklinasi matahari pada khatulistiwa
- Hari ke n, saat deklinasi matahari nol,
- Kandungan atmosfir baku (standar),
- Kandungan atmosfir yang menyimpang dari kondisi baku (standar), keadaan tersebut diterjemahkan  
   kedalam bilangan Kebeningan Langit.

Dasar Matematis 
    Bertitik tolak dari dasar pemikiran untuk memperkirakan radiasi matahari yang menimpa suatu permukaan di permukaan bumi dibutuhkan beberapa rumus “pendekatan”. Rumus/persamaan tersebut adalah yang menunjukkan/memperlihatkan hubungan variabel radiasi global mencapai permukaan bumi.
   Perhatikan deklinasi surya, tidak hanya berubah seriap bulan, tetapi juga setiap hari. Jelaslah dibutuhkan beberapa persamaan yang saling terkait antara deklinasi surya dengan ketersedian radiasi global di permukaan bumi, sebagai suatu pendekatan.
   Tujuan utama dari rumus/persamaan pendekatan adalah untuk menggambarkan posisi surya, lintang tempat dan data ketersediaan radiasi matahari global di permukan bumi, sehingga dapat dihitung, tanpa pengukuran di lokasi. Upaya yang dilakukan seba-gai dasar pemikiran adalah:
   Mecocokkan pola sebaran data dengan suatu persamaan (matahari) untuk mem-peroleh suatu persamaan (matematis) yang mendekati data (fitting equation). Dengan kata lain membuat model matematis yang mewakili sebaran titik. Model dibuat bertujuan untuk menghitung data per hari.
   Diperlukan data tambahan terletak diantara dua datum yang ada karena rumus/persamaan memerlukan beberapa data tambahan. Data tambahan ini diperoleh dengan interpolasi,
   Menegaskan atau menyangkal hubungan teoritis; untuk memilih model matematis yang cocok. Rumus-rumus/persamaan pendekatan disini berdasarkan sebaran (pola) data yaitu deret Fourier (harmonis), interpolasi trigonometri, interpolasi suku banyak dan regresi linier (Korn and Korn; 1968, Daniel, Wood and Gorman; 1980).

MODEL MATEMATIS RADIASI GLOBAL LANGIT BENING

Hasil pengolahan analisis dan interpretasi data Schuepp dengan pendekatan deret Fourier, diperoleh suatu model matematis disebut model matematis radiasi langit bening H_m (Hoesin; 2000). Model matematis H_m adalah sebagai berikut:

H_m = C₁ + C₂ cost + C₃ cos2t+ C₄ cos3t + C₅ sint + C₆ sin2t + C₇ sin3t …. (1)

dengan koefisien C_i (i = 1 – 7)

C₁ = 1.7043x⁵ - 6.0369x⁴ + 3.2083x³ – 15.643x² – 5.5086x + 654.91

C₂ = 1.9272x⁵ – 7.8729x⁴ + 3.0095x³ + 4.3039x² – 4.8717x + 5.9588

C₃ = 29.58x⁵ + 3.1935x⁴ – 45.632x³ – 3.5727x² + 18.311x + 26.823

C₄ = -0.8767x⁵ – 1.199x⁴ + 2.68x³ – 0.3052x² – 1.1632x + 1.3554.

C₅ = 40.011x⁵ – 3.6522x⁴ – 60.996x³ + 7.5751x² + 135.86x – 23.27

C₆ = 40.037x⁵ + 4.7207x⁴ – 50.102x³ – 0.7794×2 + 16.607x + 0.8121

C₇ = -26.89x⁵ – 1.364x⁴ + 38.132×3 + 2.1066×2 + 12.789x + 0.0169

Dengan hari ke n (h_n) adalah variabel dari sudut phasa t, jadi t = f(h_n)

t = 360(hn – 80)/365 …. (2)

Karena sin t atau cos t dalam derajat, sedangkan hasil perhitungan t dalam radian, maka nilai t harus diubah kedalam derajat dengan cara, mengalikan sudut fasa t dengan 2p/360 (Burington: 1973. 22, 371), maka:

Cost menjadi cos(t*2p/360), Cos2t menjadi cos(2t*2p/360) dan

Cos3t menjadi cos(3t*2p/360),

Sint menjadi sin(t*2p/360), Sin2t menjadi sin(2t*2p/360) dan

Sin3t menjadi sin(3t*2p/360).

Lintang L adalah variabel dari x jadi x = f (L). Harga sinus/cosinus dan lintang bila disajikan dalam diagram pencar, terlihat polanya berbentuk garis lurus (linier), Lihat lam-piran M, maka

x = 0.0667L …. (3)
Untuk memperoleh hubungan energi radiasi pada langit bening hanya dua variabel di pakai yaitu “lintang” L dan “hari ke n” h_n. Model matematis untuk menentuka radiasi matahari di permukaan bumi menjadi sederhana.

MODEL MATEMATIS RADIASI GLOBAL LANGIT TAK BENING 
     Bila langit tidak bening (H_u) maka bilangan kebeningan langit KL sangat berperan (Sharma and Pal,1965), maka untuk menghitung radiasi di permukaan bumi digunakan persamaan 4

H_u = KL. H_m …. (4 )

Untuk mendapatkan radiasi matahri pada keadaan langit tidak bening, maka terdapat 3 (tiga) variabel yang berperan yaitu L, h_n dan KL.

LITERATUR

Darman F.Saragih,Dipl.Ing.,M.T.2008.Buku Ajar Matakuliah Hidrologi.Medan: Politeknik Negeri Medan

Lakitan, Benyamin. 1994. Dasar Dasar Klimatologi. Jakarta

Handoko, 1993, KLIMATOLOGI DASAR, Pustaka Jaya, Bogor.

Monteith, J. L. 1975. VEGETATION AND THE ATMOSPHERE. Academic Press. London.

Nasir, A. A. dan Y. Koesmaryono. 1990. PENGANTAR ILMU IKLIM UNTUKPERTANIAN, Pustaka Jaya, Bogor.

http://reflitepe08.blogspot.com/2011/03/suhu-udara-dan-suhu-tanah.html

http://teknologibenih.blogspot.com/2009/10/evapotranspirasi-adalah-peristiwa.html

http://zahrosofie.wordpress.com/category/geo-hitung/

http://mayong.staff.ugm.ac.id/site/?page_id=113

http://www.klimatologibanjarbaru.com/artikel/2008/12/alat-alat-klimatologi-konvensional/

http://www.cuacajateng.com/kelembabanudara.htm

http://kamaluddin86.blogspot.com/2010/01/peranan-radiasi-matahari-terhadap.html

http://intersepsi.tripod.com/index/id1.html