Pengertian Siklus Hidrologi: Proses Daur Air di Bumi

Pengertian Siklus Hidrologi: Proses Daur Air di Bumi

Gambar Siklus Hidrologi, Proses Daur Air di Bumi
Credit: wikipedia(dot)org

Sistem Air di Bumi

Sistem air di Bumi sangatlah unik. Air yang ada di Bumi dapat melalui tiga fase, yaitu: uap air, cairan, dan es padat. Sistem ini berbeda dari sistem air yang ada di planet lain, di mana ia hanya bisa berada dalam salah satu wujud air atau bahkan kebanyakan planet selain Bumi tidak memiliki air sama sekali.

Pengangkutan uap air dianggap sebagai transportasi energi karena jumlah pertukaran panas laten yang besar selama perubahan fase air dari cair, yaitu sekitar 2,5 × 106 J/kg. Oleh karena itu, siklus air (hidrologi) berhubungan erat dengan siklus energi. Meskipun siklus energi di Bumi merupakan ‘sistem terbuka’ yang didorong oleh radiasi matahari, jumlah air di bumi relatif tidak berubah pada rentang waktu geologi yang lebih pendek. Siklus air itu sendiri merupakan ‘sistem tertutup’.

Pada skala global, siklus hidrologi berhubungan dengan sirkulasi atmosfer yang didorong oleh pemanasan yang tidak merata di permukaan bumi dan di atmosfer secara melintang. Rata-rata tahunan energi surya yang diserap di atas atmosfer yang maksimumnya berada dekat khatulistiwa adalah sekitar 300 W/m2. Energi surya yang diserap lalu menurun drastis di bagian lintang Bumi yang lebih tinggi, yaitu sekitar 60 W/m2 di Kutub Utara dan daerah Antartika. Sedangkan pancaran energi radiasi terestrial dari Bumi di bagian atas atmosfer adalah sekitar 250 W/m2 sepanjang ± 20 derajat ke utara dan selatan, secara bertahap menurun di lintang yang lebih tinggi lagi, yaitu sekitar 175 W/m2 di wilayah Kutub Utara dan 150 W/m2 di wilayah Antartika. Akibatnya, keseimbangan energi tahunan netto untuk daerah tropis serta daerah subtropis di ± 30 derajat ke utara dan selatan adalah positif (menyerap); sedangkan ia adalah negatif pada lintang Bumi yang lebih tinggi.

Jika tidak ada sirkulasi atmosfer dan kelautan di bumi, perbedaan suhu di Bumi seharusnya lebih drastis. Suhu di zona khatulistiwa seharusnya cukup tinggi namun radiasi terestrial keluar untuk menyeimbangkan energi yang diserap dari matahari untuk disirkulasikan ke bagian bumi yang lebih dingin.

Atmosfer dan laut sama-sama membawa energi dari wilayah khatulistiwa ke arah kedua daerah kutub. Dalam kasus atmosfer, transportasi energi terdiri dari energi panas dan fluks panas laten. Sirkulasi air global inilah yang dimaksud sebagai  transportasi panas laten itu. Air memainkan peran aktif dalam sirkulasi atmosfer; ia bukanlah senyawa pasif di atmosfer, tetapi juga mempengaruhi sirkulasi atmosfer oleh transfer radiasi dan pelepasan panas laten lewat perubahan fasenya.

Persebaran Air di Bumi

Tabel berikut menunjukkan persebaran air di Bumi:

Tabel Persebaran Air di Bumi
Tabel Persebaran Air di Bumi

• Proporsi air di samudera ialah 96,5%. Meskipun ilmu hidrologi secara tradisional tidak memasukkan proses-proses dari lautan besar (samudera), siklus hidrologi global tidak bias lengkap tanpa memasukkan proporsi ini. Sirkulasi laut membawa sejumlah besar energi dan air. Arus permukaan laut didorong oleh tekanan angin permukaan, dan suasana itu sendiri sensitif terhadap suhu permukaan laut. Suhu dan salinitas menentukan densitas air laut, dan kedua faktor ini berkontribusi pada sirkulasi laut dalam secara umum.

• Cadangan air yang utama lainnya adalah air berbentuk solid/padat (gletser dan lapisan salju permanen). Gletser adalah akumulasi es yang berasal dari atmosfer, ia umumnya bergerak perlahan ke arah daratan dalam jangka panjang. Jika gletser "mengalir" ke arah laut, ia sering membentuk gunung es. Gletser bereaksi dalam skala waktu yang relatif lebih lama terhadap perubahan iklim, mereka juga menginduksi respon isostatis dari pergolakan pada skala benua dan  skala waktu yang lebih panjang lagi. Meskipun diperkirakan bahwa ekspansi termal air laut mendominasi penyebab kenaikan permukaan laut oleh pemanasan global, gletser di daratan juga menjadi perhatian utama sebagai penyebab kenaikan permukaan laut ini terkait dengan pemanasan global.

• Air tanah merupakan air yang berada di bawah permukaan dan berada di atas zona jenuh air dalam tanah. Air tanah juga dapat mencerminkan situasi iklim jangka panjang. Air tanah sesuai yang ada pada tabel mencakup air gravitasi dan air kapiler. Air gravitasi merupakan air yang berada di zona tak jenuh (zona vadose) yang bergerak di bawah pengaruh gravitasi. Sedangkan air kapiler adalah air yang ditemukan di tanah dengan aksi kapiler, fenomena yang terkait dengan tegangan permukaan air tanah bertindak sebagai media poros.

• Tanah lembab merupakan bagian air yang berada di atas batas air tanah. Ia mempengaruhi keseimbangan energi di permukaan tanah saat berkurangnya ketersediaan air karena evapotranspirasi. Kelembaban tanah juga mengubah fraksi curah hujan untuk dibagi menjadi limpasan langsung dan perkolasi.

• Atmosfer membawa uap air, yang mempengaruhi sirkulasi panas sebagai panas laten. Kondensasi air melepaskan panas laten, memanaskan lingkungan, dan mempengaruhi sirkulasi umum atmosfer. Air dalam wujud cair di atmosfer merupakan hasil dari kondensasi. Awan secara signifikan mengubah radiasi di atmosfer dan di permukaan bumi. Sebagian besar air di atmosfer memiliki wujud sebagai uap air. Uap air juga merupakan penyerap utama dalam lingkungan.

• Faktanya, air yang ada di sungai sangatlah sedikit; namun, debit air sungai relatif tinggi. Hal ini penting karena sebagian besar aplikasi sosial pada akhirnya bergantung pada air sebagai sumber daya terbarukan dan berkelanjutan. Jumlah air yang tersimpan secara sementara di lapisan tanah, di atmosfer, dan di saluran sungai relatif dalam hitungan menit. Sehingga waktu yang dihabiskan melalui subsistem ini cukup pendek, tapi tentu saja mereka tetap memainkan peran yang dominan dalam siklus hidrologi global.

Proses Siklus/Daur Air di Bumi

Siklus air memainkan banyak peran penting dalam sistem iklim, gambar di awal secara skematik menggambarkan berbagai jalur aliran dari siklus air.

• Air hujan merupakan fluks air dari atmosfer ke tanah atau permukaan laut. Ia membuat siklus hidrologi di atas permukaan tanah serta mengubah salinitas dan suhu permukaan lautan. Curah hujan mengacu pada fase cair curah hujan. Bagian dari itu dicegat oleh kanopi di atas daerah bervegetasi, dan sisanya sebagian mencapai permukaan Bumi sebagai hujan. Sangat bervariasi, intermiten, dan terkonsentrasinya curah hujan dalam satu waktu dan tempat dibandingkan dengan fluks hidrologi skala besar lainnya membuat pengamatan kuantitas dan agregasi dari prosesnya menjadi kompleks dan sulit.

• Salju memiliki karakteristik khusus dibandingkan dengan curah hujan. Salju dapat terakumulasi, albedo dari salju cukup tinggi, sama dengan awan. Suhu permukaan tidak akan naik di atas 0 ◦C sampai selesainya salju mencair. Akibatnya keberadaan salju memiliki pengaruh besar terhadap energi dan jumlah air di permukaan. Salju biasanya juga meningkatkan aerodinamis permukaan, sehingga juga mungkin memiliki efek dinamik pada sirkulasi atmosfer dan siklus hidrologi

• Evaporasi merupakan fase di mana kembalinya air dari permukaan ke atmosfer dan memberikan fluks panas laten dari permukaan. Jumlah evaporasi ditentukan oleh kondisi atmosfer dan hidrologi. Dari sudut pandang atmosfer, fraksi energi matahari yang masuk ke permukaan menyebabkan fluks panas laten menjadi penting.

• Transpirasi merupakan penguapan air melalui stomata daun. Ini memiliki dua karakteristik khusus yang berbeda dari penguapan dari permukaan tanah. Salah satunya adalah bahwa resistensi stomata terkait tidak hanya dengan kekeringan kelembaban tanah tetapi juga dengan kondisi fisiologis vegetasi melalui pembukaan dan penutupan stomata. Faktor lainnya adalah bahwa akar dapat mentransfer air dari tanah yang lebih dalam daripada dalam kasus penguapan dari tanah kosong. Vegetasi juga memodifikasi energi permukaan dan neraca air dengan mengubah albedo permukaan dan dengan mencegat curah hujan dan penguapan air hujan ini.

• Run-off (limpasan) mengembalikan air ke laut yang mungkin telah diangkut saat fase penguapan dengan adveksi atmosfer untuk pedalaman. Limpasan ke laut juga penting untuk keseimbangan air tawar dan salinitas lautan. Sungai membawa tidak hanya massa air tetapi juga sedimen, bahan kimia, dan berbagai kandungan gizi dari daratan ke laut. Tanpa sungai, siklus hidrologi global bumi tidak akan pernah dekat. Limpasan di skala bukit dan lereng merupakan proses yang nonlinear dan kompleks. Permukaan limpasan bisa dihasilkan ketika intensitas curah hujan atau salju mencair melebihi laju infiltrasi tanah atau curah hujan jatuh di atas permukaan tanah jenuh. Saturasi di permukaan tanah dapat dibentuk kebanyakan oleh mekanisme konsentrasi topografi di sepanjang bukit-lereng. Air menyusup di bagian atas bukit-lereng lalu mengalir menuruninya hingga ke bagian bawah bukit-lereng. Karena heterogenitas dan sangat bervariasinya topografi, sifat-sifat tanah seperti konduktivitas dan porositasnya, curah hujan, inilah yang menyebabkan kompleksnya proses ini karena non-linear nya proses run-off pada daerah bukit-lereng.


Referensi:

Oki, Taikan. (2005). The Hydrologic Cycles and Global Circulation dalam Encyclopedia of Hydrological Sciences / ketua tim editor, Malcolm G. Anderson. West Sussex: John Wiley & Sons Ltd.
PULSA GRATIS!!!

Kamu punya blog atau punya akses untuk mengelola blog milik instansi tertentu (dinas, puskesmas, RS, universitas, dll)?
dan kamu mau PULSA GRATIS?

Buat artikel yang terkait dg artikel ini atau artikel lain di blog ini, lalu cantumkan URL artikelnya pada artikel kamu sebagai tambahan bacaan. Artikelnya gak perlu panjang-panjang kok, minimal 200 kata sudah boleh. Kalo kamu ada artikel lama yang tinggal diedit untuk ditambahkan URL artikel kami, itu lebih bagus lagi ^_^

Setelah kamu ada artikelnya, beritahu kami dengan cara kirim pesan kepada kami langsung dari menu "Hubungi kami" yang berisi nama kamu, nomor HP, dan URL artikel yang kamu buat.

Kami akan menyeleksi peserta yang memenuhi syarat lalu secara acak akan memilih peserta yang beruntung setiap bulannya untuk mendapatkan pulsa gratis sebesar Rp 20.000,-

Yuk, ikutan! kapan lagi bisa dapat pulsa gratis dengan mudah, hehe :D

Untuk mengirim pesan dan jika ada pertanyaan, hubungi kami disini >> http://www.sainsphd.com/p/hubungi-kami.html

Title : Pengertian Siklus Hidrologi: Proses Daur Air di Bumi
URL : http://www.sainsphd.com/2016/03/pengertian-siklus-hidrologi-daur-air.html

Share this

Related Posts

Previous
Next Post »