Peubah – peubah meteorologi : Temperatur Udara (Suhu Udara)

by R.Larasati

Suhu udara didefinisikan sebagai ukuran energi kinetis rata-rata dari pergerakan molekul udara. Suhu udara dapat diukur dengan termometer yang dirancang pertama kali oleh Galileo Galilei berdasarkan pemuaian/pengerutan fluida akibat bertambah atau berkurangnya panas.

Skala satuan suhu udara :

1. Fahrenheit (oF), ditemukan pertama kali oleh Gabriel Fahrenheit (Jerman). Berdasarkan titik beku/titik lebur es pada 32 oF serta titik didih air/tingkat kondensasi 212 oF.

2. Reamur (oR), ditemukan pertama kali oleh Rene Reamur (Perancis). Berdasarkan pada titik beku air 0 oR dan titik didih air 80 oR.

3. Celcius (oC), ditemukan oleh Anders Celcius (Swedia). Berdasarkan titik beku air pada 0 oC dan titik didih air 100 oC.

4. Kelvin (K), ditemukan oleh Lord Kelvin (Inggris). Berdasarkan pada titik beku air 273,16 K atau sering dibulatkan menjadi 273 K, serta titik didih air pada 373,16 K dibulatkan menjadi 373 K. Satuan ini dijadikan satuan SI (satuan internasional) untuk suhu, karena memudahkan dalam penghitungan secara matematika akibat tidak adanya nilai minus.

Konversi Suhu

Data yang setara satuan skalanya dapat diperbandingkan dan dapat dianalisis lanjut. Adapun rumusan konversi tersebut adalah :

Reamur > Kelvin = 5/4 x oR + 273

Fahrenheit > Kelvin = 5/9 x (oF – 32) + 273

Celcius > Kelvin = oC + 273

Kelvin > Celcius = oK – 273

Celcius > Fahrenheit = 9/5 x 0C + 32

Pola Suhu Udara Vertikal di Atmosfer

Hasil penelitian tentang pola suhu udara di atmosfer secara vertikal :

a) Kajian secara vertikal mengenai perubahan suhu udara dilakukan sejak penemuan balon terbang. Ditemukan pola secara umum bahwa setiap 1 km udara naik akan terjadi pengurangan suhu sebesar 7 oC. Pola ini berlaku hingga ketinggian 10 km.

b) Kajian di atas 10 km yang dilakukan oleh De Bort dan Assman :

– ada pola suhu konstan

– ada pola suhu naik dengan naiknya ketinggian

c) Tahun 1927, Radiosonde ditemukan oleh Molchanov, sehingga memungkinkan untuk mengukur suhu pada ketinggian atmosfer atas.

d) Ditemukan roket, sehingga memungkinkan untuk mendapatkan informasi suhu pada ketinggian di atas 80 km.

Kesimpulan dari penelitian tersebut didapatkan gambaran pola suhu di lapisan atmosfer sebagai berikut :

Tiga pola suhu udara di lapisan atmosfer bumi :

1. Pola Lapse Rate merupakan pola turunnya suhu udara dengan bertambahnya ketinggian dari permukaan bumi. Pola ini berlaku di lapisan Troposfer dan Mesosfer. Secara matematis dituliskan sevagai dT/dZ < 0

2. Pola Isotermal merupakan pola suhu udara yang relatif konstan pada berbagai ketinggian. Pola ini terjadi di lapisan langit-langit atmosfer seperti Tropopause, Stratopause, dan Mesopause. Secara matematika dituliskan sebagai dT/dZ = 0

3. Pola Inversi merupakan pola naiknya suhu udara dengan bertambahnya ketinggian. Polaini terjadi di lapisan stratosfer dan termosfer. Secara matematika dituliskan sebagai dT/dZ > o

Pola Lapse Rate terjadi akibat naiknya udara membutuhkan energi, sementara energi yang digunakan adalah energi yang dikandung oleh udara itu sendiri sehingga terjadilah pengurangan energi yang menyebabkan turunnya nilai suhu udara.  Pada lapisan langit-langit atmosfer, pola yang terjadi menjadi netral artinya tidak dipengaruhi oleh ketinggian lapisan, sehingga lapisan ini dijadikan sebagai lapisan pembatas (atau dijuluki langit-langit). Pada lapisan inversi bertambahnya nilai udara diduga didapatkan dari proses yang terjadi pada kedua lapisan yakni stratosfer dan termosfer. Pada lapisan stratosfer terjadi penguraian ozon (o3) oleh radiasi ultra violet menjadi o2 + o, sehingga terjadi hamburan energi yang menyebabkan udara mengalami peningkatan dan hal ini terjadi dengan peningkatan ketinggian. Pada lapisan termosfer banyaknya kejadian kelistrikan sehingga setiap gas di udara berwujud ion-ion sehingga dikenal sebagai proses ionisasi. Proses ini menghamburkan banyak energi yang menyebabkan bertambahnya nilai suhu udara dengan semakin bertambanya ketinggian.

Istilah Suhu Udara Dalam Kajian Meteorologi

  • Suhu Udara Maksimum (Maximum Temperature) : nilai suhu udara tertinggi yang dapat diukur oleh termometer maksimum yang ditemukan oleh Six Bellani. Umumnya suhu udara mekasimum pada kondisi uara cerah seharian akan terjadi pada sekitar pukul 14.00 waktu setempat.
  • Suhu Udara Minimum (Minimum Temperature) : nilai suhu udara terendah yang dapat diukur termometer minimum. Biasanya terjadi pada sekitar pukul 05.00 pagi hari.
  • Suhu Bola Basah (Wet Bulb Temperature) : suhu bola basah yang terukur dari termometer bola basah (termometer yang dibungkus kain pada sensornya ditetesi aquades) bernilai kurang dari termometer bola kering (tanpa dibungkus) karena berkaitan dengan hilangnya panas (bahang laten) akibat evaporasi air aquades, nilai suhu bola basah kurang dari hingga sama dengan suhu bola kering.
  • Suhu Bola Kering (Dry Bulb Temperature) : suhu udara aktual yang terukur termometer bola kering. Menunjukkan nilai suhu udara yang biasa disajikan pada 3 kali pengukuran atau dua kali sehari maksimum dan minimum.
  • Suhu Titik Embun (Dew Point Temperature, Td) : nilai suhu yang terukur atau terjadi saat peristiwa pengembunan/kondensasi.
  • Potensial temperatur (θ) : suhu udara dari suatu paket udara saat berpindah secara adiabatik. Pada ketinggian tertentu pada tekanan 1000 mb, secara matematik dituliskan sebagai :

dimana :  θ = Suhu potensia ; T = Suhu awal ; P = Tekanan awal ; R = Konstanta gas spesifik ; Cp = Panas spesifik pada p Konstan.

  • Suhu Virtual (Tv) : suhu khayal didefinisikan sebagai suhu yang harus dimiliki oleh udara kering agar memiliki kerapatan seperti udara lembab pada tekanan yang sama. Karena nilai kerapatan udara lembab kurang dari udara kering maka selalu nilai Tv lebih besar dari nilai T, secara matematika ditulis sebagai :

dimana : Tv = Suhu virtual ; T = Suhu udara ; e = Tekanan uap air ; p = Tekanan udara kering.