Nama : Suko Abdi NagoroNPT   : 13.11.2392KELAS : Meteorologi - 3BDosen : Amsari Mudzakir Setiawan
EFEK RUMAH KACA LANJUTANRadiasi      Mekanisme ketiga untuk transfer energi termis adalah radiasidalam bentuk gelombang el...
Jika sebuah benda memancarkan radiasi yang lebih banyakdaripada yang diserapnya, maka benda menjadi dingin sementarasekita...
gelombang yang semakin pendek. Antara sekitar 600oC dan 700oC, cukupbanyak energi yang diradiasikan berada dalam spectrum ...
ozon) ini mengacu pemanasan global disebabkan suatu proses yangbiasanya disebut “efek rumah kaca”.      Masih    diperdeba...
Radiasi matahari yang diserap oleh bumi tergantung pada luaspenampang bumi seperti yang dilihat dari matahari πR E2 ( deng...
Untuk kondisi setimbang, daya yang diserap dan diradiasi oleh bumi harussama:          (1 – r)πRE2S = 4πRE2eσTE4 W        ...
ciri gas yang berkontribusi pada pemanasan global dengan menyerapradiasi termis.       Gas paling lazim yang menyerap radi...
Karbon Dioksida      Tingkatan atmosfer CO2 kontemporer sedang dipengaruhi olehpembakaran fosil bahan bakar dan oleh hasil...
Amerika serikat bertanggungjawab untuk hampir 33 % konsumsi bahanbakar fosil di dunia. Mayoritas penduduk dunia memiliki t...
oksida.   Konsentrasi    O3   di   troposfer   telah   naik   10%   (belummemperhitungkan pengurangan konsentrasinya di st...
mengubah kegiatan kita maka akan dapat melunakkan dan mungkindapat mencegah perubahan cuaca yang diantisipasi. Dengan meng...
Gambar diatas menunjukan porsi penyerapan radiasi matahari olehgas-gas yang ada di atmosfer. Penyerapan yang dilakukan ole...
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++                               AEROSOLPengertian Aerosol      Isti...
efek rumah kaca yang menyebabkan terjadi efek pemanasan global,sehingga angka ini juga mengalami berbagai kompensasi. Sifa...
sebagai perbandingan antara radiasi yang dihambur dengan yang diserapoleh partikel-partikel aerosol. Di atmosfir, partikel...
buah stasiun cuaca mencatat EC lebih dari 1 km-1, yang jika dikonversimenjadi jarak pandang hanya sekitar 2 km saja.Aeroso...
sulit diketahui mengingat beragamnya vegetasi, bahkan pada area yangdikatakan homogen sekalipun seperti hutan tropis (lebi...
besaran untuk menentukan hujan asam (pH<5,6) atau tidak. Namunsebenarnya besaran ini tidak sepenuhnya mewakili keseluruhan...
antara 0.1–1 mm, dan giant particles (coarsa particle mode) yangukurannya > 1 mm radius. Terdapat pula superfine aerosol, ...
Aerosol dapat merusak tanaman, pohon-pohon, dan semak-semak,juga dapat menyebabkan kerusakan pada permukaan metal, kain, d...
kota besar diakibatkan efek radiasi aerosol ini. Untuk mengetahuiseberapa besar dampak aerosol pada sistem kehidupan manus...
Tugas pengayaan (3)
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Tugas pengayaan (3)

786 views

Published on

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
786
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
10
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Tugas pengayaan (3)

  1. 1. Nama : Suko Abdi NagoroNPT : 13.11.2392KELAS : Meteorologi - 3BDosen : Amsari Mudzakir Setiawan
  2. 2. EFEK RUMAH KACA LANJUTANRadiasi Mekanisme ketiga untuk transfer energi termis adalah radiasidalam bentuk gelombang elektromagnetik. Laju energi radiasi termissebanding dengan luas benda dan dengan pangkat empat temperaturabsolutnya. Hasil ini ditemukan secara empiris oleh Josef Stefan pada1879 dan diturunkan secara teoritis oleh Ludwig Boltzman kira-kira limatahun kemudian sehingga dinamakan hukum Stefan Boltzman. P = eσATE4 (1)Dengan P adalah daya yang diradiasikan dalam watt, A adalah luas, eadalah emisivitas benda, dan σ adalah konstanta universal yangdinamakan konstanta Stefan yang nilainya σ = 5,6703 x 10-8 W/m2.K4 (2)emisivitas e adalah pecahan yang berkisar dari 0 sampai 1 dantergantung pada komposisi permukaan benda. Bila radiasi jatuh pada benda tak tembus cahaya, sebagian radiasidirefleksikan dan sebagian lagi diserap. Benda-benda berwarna terangmemantulkan sebagian besar radiasi tampak, sedangkan benda-bendagelap , menyerap sebagian besar dari padanya. Laju penyerapan radiasiyang dilakukan seatu benda dinyatakan dalam: Pa = eσAT04 (3)Dengan T0 adalah temperatur sekitarnya.
  3. 3. Jika sebuah benda memancarkan radiasi yang lebih banyakdaripada yang diserapnya, maka benda menjadi dingin sementarasekitarnya menyerap radiasi dari benda dan menjadi panas. Jika bendamenyerap lebih banyak dari yang dipancarkannya, maka benda akanmenjadi panas dan sekitarnya akan menjadi dingin. Bila sebuah bendadalam keadaan kesetimbangan termis dengan sekitarnya, T = T 0, danbenda memancarkan serta menyerap radiasi pada laju yang sama. Dayaneto yang diradiasi oleh sebuah benda pada temperatur T dalamlingkungan pada temperatur T0 adalah Pneto = eσA(T4 – T04) (4) Semua benda yang menyerap semua radiasi yang datang padanyadan mempunyai emisivitas 1 dinamakan benda hitam. Sebuah bendahitam juga merupakan radiator ideal. Konsep benda hitam ideal adalahpenting karena ciri radiasi yang dipancarkan oleh benda semacam itudapat dihitung secara teoritis. Bahan-bahan seperti beludru hitammendekati sebagai benda hitam ideal. Pendekatan praktis benda hitamideal yang paling baik adalah lubang hitam kecil yang menuju ke sebuahrongga, seperti lubang kunci pada pintu gudang (lihat gambar). Radiasiyang jatuh pada lubang mempunyai kemungkinan yang kecil untukdipantulkan kembali keluar dari lubang sebelum ia diserap oleh dindingrongga. Jadi, radiasi yang dipancarkan lewat lubang adalah ciritemperatur benda tersebut.Radiasi yang dipancarkakan oleh sebuah benda pada temperatur dibawah sekitar 600oC tidak tampak. Kebanyakan daripadanya dipusatkanpada panjang gelombang cahaya tampak. Bila sebuah benda dipanaskan,laju pemancaran energi naik dan energi yang diradiasi meluas kepanjang
  4. 4. gelombang yang semakin pendek. Antara sekitar 600oC dan 700oC, cukupbanyak energi yang diradiasikan berada dalam spectrum tampak yangmenyebabkan benda hitam sebagai fungsi panjang gelombang untukberbagai temperatur berbeda. Panjang gelombang pada saat dayamaksimum berubah secara terbalik dengan temperatur, sebuah hasil yangdikenal dengan pergeseran wien: λmax = constant/T λmax = 2897 μm K /T (in K) (5) Hukum ini digunakan untuk menentukan temperatur bintang darianalisis radiasinya. Hukum ini juga dapat juga digunakan untukmemetakan varaisi temperatur meliputi daerah-daerah yang berbeda daripermukaan sebuah benda. Peta semacam ini dinamakan termograf.Termograf dapat digunakan untuk mendeteksi kangker karena bahanyang mengandung kanker mempunyai temperatur yang sedikit lebih tinggidibandingkan jaringan sekitarnya.Bumi Manusia telah menghuni planet ini selama berjuta-juta tahun, tetapihanya sekitar ratusan tahun yang lalu sebagai akibat dari pertumbuhanpopulasi dan industrialisasi kita mulai mempengaruhi iklim kita.Temperatur global telah naik dengan 0,5 K sejak 1900, permukaan lautantelah naik dan sungai es di pedalaman menyususut. Pembakaran bahanbakar dan penebangan hutan bergabung mengakibatkan pertambahantingkat karbon dioksida (CO2) di atmosfer, bergabung dengan hasil gaslain dari industrialisasi (misalnya nitrous oxide, chlorofluorocarbon, dan
  5. 5. ozon) ini mengacu pemanasan global disebabkan suatu proses yangbiasanya disebut “efek rumah kaca”. Masih diperdebatkan apakah model-model klimatologi yangsekarang membuktikan secara khusus bahwa kenaikan pemanasanglobal telah terjadi. Namun ada suatu konsesus dalam masyarakat ilmiahbahwa kelanjutan kehidupan manusia sekarang akan menghasilkanpemanasan bumi tambahan yang mencolok (1,5 sampai 5,5 K) pada 50-100 tahun yang akan datang. Pemanasan global sebesar ini akanmempunyai efek yang amat besar dan berkepanjangan terhadappertanian, margasatwa, dan masyarakat manusia.Temperatur BumiBila bumi hanya menyerap radiasi matahari, temperaturnya akan terus-menerus naik. Namun, bumi selalu meradiasi energi keruang angkasa.Melalui proses penyerapan dan radiasi ini, kondisi keseimbangandipertahankan yang biasanya dihubungkan dengan keseimbangan energibumi. Laju datang dan perginya energi dari bumilah yang diimbangisehingga ini sebenarnya adalah keseimbangan daya. Untuk memahami proses pemanasan bumi, adalah penting untukmengerti mekasisme mempertahankan temperatur bumi. Pada jarak rata-rata bumi dari matahari, energi radiasi dari matahari tiba dengan laju 1353W/m2 (konstanta solar, S) karena temperatur permukaan mataharimendekati 6000 K, spectrum radiasinya terdiri dari panjang gelombangyang sangat pendek yang dipusatkan sekitar mendekati 0,5 µm. Hal inidiamati secara eksperimen dan juga diperoleh dari hukum pergeseranwien jika matahari dianggap sebagai benda hitam.
  6. 6. Radiasi matahari yang diserap oleh bumi tergantung pada luaspenampang bumi seperti yang dilihat dari matahari πR E2 ( dengan REadalah jari-jari bumi, 6,4 x 106m). Tidak semua radiasi matahari yangditangkap oleh bumi diserap, sebagaian dipantulkan ( ini adalah cahayabumi yang dilihat para astronot dari ruang angkasa). Oleh karena itu kitadapat menuliskan persamaan berikut ini Daya yang disepar oleh bumi = (1 – r) πRE2SW (6) Bumi meradiasi kembali sebagaian dari daya yang diserap ini keangkasa. Walaupun temperatur permukaan rata-rata adalah sekitar 13oC(286 K), temperatur radiatif rata-rata atmosfer bumi hanya sekitar -22oC(251 K). Konstanta emisivitas relatif e digunakan untuk menjelaskanperbedaan pernyataan radiasi benda hitam (e = 0,6). Daya yang diradiasioleh tiap meter persegi permukaan bumi digambarkan lewat persamaanberikut: Kerapatan daya yang diradiasi = eσTE4 W/m2 (7) Dengan σ adalah konstanta radiasi Stefan Boltzman dan T E adalahtemperatur permukaan bumi. Permukaan bumi sebagian besar ditutupidengan air dengan temperatur yang relatif stabil, ini berarti bahwa T Esedikit berubah dari siang ke malam. Karena hal ini dan karena kenyataanbahwa energi matahari diserap hanya oleh bagian permukaan bumi yangmenghadap matahari tetapi diradiasi dari seluruh permukaan bola dunia,maka perilaku radiatif bumi dapat didekati oleh radiator bola dengantemperatur uniform: Daya yang diradiasi oleh bumi = 4πRE2eσTE4 W (8)
  7. 7. Untuk kondisi setimbang, daya yang diserap dan diradiasi oleh bumi harussama: (1 – r)πRE2S = 4πRE2eσTE4 W (9) Persamaan ini, untuk pendekatan yang diajukan, adalahkesetimbangan energi atau daya bumi, dibagi dengan luas permukaanbumi. 4πRE2, kita dapatkan W/m2 (10) Yang adalah laju rata-rata penyerapat energi dan selanjutnyadiradiasi oleh tiap meter persegi permukaan bumi ( /m2 sekitar kekuatanempat bola lampu 60 watt untuk tiap meter permukaan bumi). Penurunan pada reflektifitas bumi (r) atau emisifitas relatif (e) akanmenghasilkan kenaikan pada temperatur rata-rata. Inilah pada dasarnyasifat gas yang membuat atmosfer bumi mempengaruhi besaran-besaranini.Beberapa Gas Atmosfer Menyerap Radiasi Termis Atmosfer cukup transparan bagi radiasi matahari yang masuk darimatahari. Walaupun gas-gas utama yang masuk dari atmosfer oksigen(O2) dan nitrogen (N2), adalah transparan bagi radiasi termis tidaklahdemikian untuk semua gas dalam atmosfer bumi, namun sebagianterjebak ketika diradiasikan kembali sebagai radiasi termis panjanggelombang yang lebih tinggi dengan menghasilkan pemanasan bumi. Kita sudah sangat karab dengan istilah “efek rumah kaca" untukmenggambarkan pemanasan global dan “gas rumah kaca” untuk memberi
  8. 8. ciri gas yang berkontribusi pada pemanasan global dengan menyerapradiasi termis. Gas paling lazim yang menyerap radiasi termis adalah uap air dankorbondioksida. Tanpa keuntungan termis dari uap air dankarbondioksida, temperatur bumi sebenarnya akan tak cukup untukkebanyakan bentuk kehidupan yang ada. Hubungan antara “gas rumahkaca” adalah rumit. Ketika tingkatan total mereka naik dan temperaturglobal naik maka laju penguapan air laut akan diperkuat/diperbesar.Sementara ini akan menimbulkan lingkaran umpan balik positif denganmemborong konsentrasi atmosferik uap air, juga sangat mungkinmempengaruhi penutup awan bumi. Awan memiliki peran yang sampaisekarang sangat kurang dimengerti dalam persamaan secarakeseluruhan. Awan menaikkan reflektifitas bumi, dengan demikianmengurangi pemanasan global, pada saat yang sama awan mereduksilaju energi termis yang dapat diradiasi ke dalam ruang angkasa dandengan demikian menguatkan pemanasan global. Efek awan dapat lebihrumit dengan perubahan kondisi musim.Tabel konstribusi permukaan rata-rata pada kesetimbangan energi bumidari berbagai sumber kecil energi termis Sumber Konstribusi Peluruhan radioisotop 0,06 Konsumsi bahan bakar 0,018 Gesekan pasang surut 0,005
  9. 9. Karbon Dioksida Tingkatan atmosfer CO2 kontemporer sedang dipengaruhi olehpembakaran fosil bahan bakar dan oleh hasil neto akumulasi atauperusakan biomassa global. Sejak tahun 1957, pengukuran-pengukuranCO2 atmosferik yang teliti dilakukan di Mauna Loa Observatory, Hawai.Dengan mengalihkan fluktuasi musim yang terutama menyebabkanvariasi musim dalam tingkatan total kegiatan fotosintetik tanaman, dapatdilihat disana suatu pertambahan yang mantap dan berkesinambungandalam konsentrasi CO2 atmosferik. Ini sekarang berada pada 350 bagianperjuataan pervolume (ppmv). Didasarkan pada analisis udara yangterjebak bertahun-tahun yang lalu dalam es dari sungai, konsentrasi CO 2atmosferik pada 1750 adalah sekitar 280 ppmv, oleh karena itu ada 25persen kenaikan sejalan dengan dimulainya industrialisasi modern. Emisi karbondioksida adalah akibat langsung dari proses konversienergi karbon dioksida bahan bakar. Perhatikan kasus batu bara yangbahan utamanya adalah karbon C + O2 = CO2 Pembakaran bahan bakar hidrokarbon, minyak bumi dan gas alammenghasilkan efek yang serupa, juga menimbulkan uap air lewat oksidasihydrogen dari bahan bakar. Tiap tahun hamper 5 x 1012 kg karbon dalam bentuk CO2dilepaskan ke atmosfer sebagai hasil konsumsi bahan bakar fosil global.Pada 1988, secara rata-rata masing-masing individu di Amerika serikatmengkonsumsi sekitar 3,6 ton batubara, 73.000 feet kubik gas alam, dan1070 galon minyak bumi. Dengan kurang dari 5 % jumlah populasi dunia.
  10. 10. Amerika serikat bertanggungjawab untuk hampir 33 % konsumsi bahanbakar fosil di dunia. Mayoritas penduduk dunia memiliki tingkat kegiatanekonomi rendah dan sejalan dengan itu laju pemakaian yang rendah tapimemiliki aspirasi untuk standar hidup yang lebih tinggi. Kenaikanpemakaian bahan bakar fosil global dianggap tidak dapat dihindarkan.Walaupun kenaikan efisiensi energi dan penggunaan sumber energialternatif dapat mengatur pertumbuhan penggunaan bahan bakar fosil,konsentrasi atmosferik CO2 sebesar 440 sampai 550 ppmv diantisipasipada tahun 2100. Karena tingakat CO2 yang larut di air laut bertambah,penebangan hutan dan hujan asam mengambil karbon mereka, kapasitasbumi untuk menyerap tingkat CO2 atmosferik yang bertambah akhirnyahilang.Gas rumah kaca lain Walaupun ada dalam jumlah yang kecil saja, gas-gas lain (methane, ozone, nitrous oxide dan chlorofluorocarbon) juga menyerapradiasi termis panjang gelombang yang panjang. Konsentrasi methane(CH4) dalam atmosfer adalah kurang dari 1% konsentrasi CO2, namun tiapmolekul CH4 sama dengan sekitar dua puluh kali seefektif CO2 dalammenyerap radiasi. Lagipula, konsentrasinya telah naik dengan laju 1 %per tahun dan telah menjadi dua kali lipat selama 250 tahun yang lalu.Lingakran umpan balik positif dapat berkembang karena kenaikan dalamtemperatur global menguatkan laju peluruhan organik neto ( misalnyadalam rawa-rawa), dengan demikian mempecepat keseluruhan kenaikankonsentrasi atmosferik dari CH4). Ozon (O3) dibentuk sebagai hasil proses fotokimia yang terutamamelibatkan cahaya matahari, methane, karbon monoksida, dan nitrogen
  11. 11. oksida. Konsentrasi O3 di troposfer telah naik 10% (belummemperhitungkan pengurangan konsentrasinya di strotosfer di atas kutub-kutub). Kenaikan serupa telah terjadi pada nitrous axide , ini munculterutama karena penggunaan pupuk berbasis nitrogen, penebangan hutandan pembakaran biomassa.Pemanasan Global Temperatur global rata-rata telah naik sekitar 0,5 K sejak 1900.Pada hal ini, enam tahun terpanas yang tercatat sampat saat ini terjadisejak 1980. Lebih banyak data diperlukan sebelum mungkin menyatakantanpa dalih bahwa perubahan iklim sedang terjadi dan bahwa kenaikankonsentrasi “gas rumah kaca” memang merupakan penyebab perubahanitu. Namun memang tidak ada keraguan bahwa kenaikan terus meneruspada suatu saat akan menuju efek ini. Menunda tanggapan kita mengenaihal ini sampai analisis disimpulkan akan berarti kerusakan akan lebihjelas dan lebih sulit dikontol atau musnah. Efek neto yang diakibatkan pemanasan global pada daerahtertentu adalah tidak pasti. Pola hujan global diharapkan berubah secaradramatis, dengan gangguan yang konsekuen terhadap pertanian,perdagangan dan ekonomi dunia. Ekspansi termis lautan karenapemanasan global keseluruhan dan pencairan sebagian daratan esdiduga menaikkan permukaan laut. Pantai rendah dan daerah pedalaman,dimana bagian yang besar dari populasi dunia akan terancam oleh akibat-akibat social ekonomi dan lingkungan yang dahsyat.Pergeseran cuaca terdahulu dan perubahan-perubahan yang terjadimerupakan akibat langsung dari kegiatan kita sendiri., bukan efekkejadian-kejadian alamiah dimasa kita tak mempunyai kendali. Dengan
  12. 12. mengubah kegiatan kita maka akan dapat melunakkan dan mungkindapat mencegah perubahan cuaca yang diantisipasi. Dengan mengetahuibiaya ekonomi, kita harus memutuskan apa yang harus dilakukan denganikut mempertimbangkan tingkat kepastiannya saat ini dan skala akibat-akibat yang mungkin dari pilihan-pilihan kita.Radiasi gelombang panjang (Infrared) Panjang gelombang yang lebih panjang dari 4 microns diemisikanoleh permukaan Bumi dan atmosfer. Atmosfer benar-benar menyerappanjang gelombang yang diemisikan dari permukaan, kecuali celah 8-11micron (yang merupakan puncak emisi Bumi sebagai benda hitam).Radiasi ini diserap oleh awan, Uap air, CO2 dan GRK yang lain jugamerupakan penyerap yang kuat. Awan menyerap hampir semua panjanggelombang yg diemisikan dari permukaan. Efek Rumahkaca atmosferik.Atmosfer mentransmisikan hampir seluruh panjang gelombang visibel,menyerap hampir seluruh infrared. Sebagian besar gelombang panjangyang hilang ke angkasa diemisikan oleh atmosfer. Tanpa efek rumahkaca, suhu permukaan akan menjadi 255K. Kenyataan suhu permukaanadalah sekitar 33K lebih hangat karena efek rumah kaca. Permukaandipanasi oleh fluks gelombang panjang dari atmosfer ke bawah, maupungelombang pendek yg datang. Uap air dan CO2 adalah GRK yang palingpenting (CO2 mempunyai waktu tinggal yang lama di atmosfer sedangkanuap air[H2O] tidak). Kenaikan CO2 dan GRK yang lain nampaknyamenguatkan efek rumah kaca. 160 satuan energi dari Bumi diserapatmosfer oleh GRK : Uap air yang paling penting, CO2 dan GRK yang lainjuga penyerap kuat.
  13. 13. Gambar diatas menunjukan porsi penyerapan radiasi matahari olehgas-gas yang ada di atmosfer. Penyerapan yang dilakukan oleh masing-masing gas tersebut berbeda-beda, mereka memiki rentang penyerapanefektifitasnya sesuai dengan panjang gelombang dari radiasi matahari.Gas-gas tersebut antara lain: N2O, CH4, O2 dan O3, H2O, dan CO2. Jikakita gabungkan seluruh hasil penyerapan pada masing-masing gastersebut, maka akan tampak seperti gambar di pojok kanan bawah.Gambar tersebut menunjukkan jumlah seluruh penyerapan radiasimatahari oleh atmosfer.
  14. 14. ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ AEROSOLPengertian Aerosol Istilah aerosol digunakan untuk menyebut partikel-partikel halusyang tersebar di atmosfir Bumi dalam ukuran yang berbeda-beda, padakisaran 0.001 micrometer hingga 1000 micrometer (1 micrometer = satuper sejuta meter). Meningkatnya jumlah aerosol yang dilepas ke atmosfir(misalnya partikel-partikel sulfat, komponen organik instabil, karbon, dsb.)akibat emisi alamiah dan antropogenik (istilah yang mengacu padaaktifitas buatan manusia), telah mengurangi intensitas radiasi matahariyang sampai ke permukaan bumi dalam ukuran 0.5 hingga 2 W/m2.Satuan radiasi itu menyiratkan bahwa pada permukaan bumi seluas 1 m2,intensitas cahaya matahari mengalami hambatan/terhalang aerosol diatmosfir sebesar 0,5 hingga 2 Watt. Besarnya angka kisaran perkiraanpara ahli itu diakibatkan oleh sangat miskinnya pengetahuan kitamengenai sifat alami pembentukan aerosol dan proses-proses yangterlibat di dalamnya. Selain itu data pengukuran yang akurat dan rincimengenai aerosol ini sangat terbatas keberadaannya. Kompleksitasaerosol di atmosfir ini juga menjadi semakin tinggi akibat emisi gas-gas
  15. 15. efek rumah kaca yang menyebabkan terjadi efek pemanasan global,sehingga angka ini juga mengalami berbagai kompensasi. Sifat aerosolyang sangat dinamis karena senantiasa bergerak dan berubah di atmosfir,baik secara fisis maupun kimiawi menyebabkan para ahli mengalamikesulitan dalam mengukur besaran radiasi ini padahal kemampuan untukmemprediksi perubahan cuaca akibat perubahan aerosol ini memerlukantidak hanya pengetahuan mengenai emisinya saja, melainkanperpindahan dan reaksinya yang sangat kompleks di atmosfir.Efek radiasi aerosol Partikel-partikel aerosol menghamburkan (atau memantulkan) danmenyerap radiasi sinar matahari. Sifat menyerap radiasi mengakibatkanmemanasnya lapisan atmosfir yang mengandung aerosol, sementara sifatmenghambur radiasi (scattering) menyebabkan redistribusi (penyebarankembali) radiasi, termasuk membaliknya radiasi matahari itu ke arah luarbumi (luar angkasa). Efek radiasi langsung aerosol tergantung pada sifatfisis yang disebut sebagaisingle scattering albedo (SSA. SSA didefinisikan
  16. 16. sebagai perbandingan antara radiasi yang dihambur dengan yang diserapoleh partikel-partikel aerosol. Di atmosfir, partikel-partikel berukuran 0.1 –1 micrometer merupakan partikel yang paling efektif menghambur radiasi,sehingga sangat penting peranannya dalam mengatur cuaca global. Ada3 parameter fisis yang sangat penting dalam mengukur sifat radiatifaerosol, yakni: distribusi ukuran (size distribution), indeks refraktif dankepadatan (densitas). Ukuran partikel aerosol yang sangat halus berkisarantara 1 nm ( 1 nanometer = satu per satu milyar meter) (disebut partikelultra-halus) terbentuk melalui proses-proses konversi gas-ke-partikel diatmosfir. Begitu partikel-partikel terbentuk, mereka bisa berkumpul dalamgugus-gugus (clusters) dalam ukuran yang lebih besar (antara 50-100 nm)sehingga bisa mempengaruhi secara langsung bujet radiasi.Asap (haze) dan kabut (smog) yang sering terlihat meliputi kota-kotabesar diakibatkan efek radiasi aerosol ini. Sebagai contoh, di Asia, daripengukuran yang dilakukan lebih dari 7000 stasiun cuaca selama 5 tahunantara 1994-1998, kawasan ini didapati area yang paling berkabutudaranya akibat haze adalah di selatan pegunungan Himalaya,membentang mulai dari Pakistan utara, India, hingga Bangladesh bagianselatan. Dari pengukuran berjangka, diketahui koefisienserapan (extinction coefficient/EC) tertinggi aerosol lokal di kawasantersebut tercatat pada bulan Desember, Januari dan Februari. Sementarayang terendah, tercatat pada bulan September, Oktober dan November.Kawasan lain yang juga memiliki intensitas kabut dan asap tinggi (hazyregion) adalah Thailand utara dan Laos. EC terbesar yang tercatat adalah0.5 km-1, yang dapat dikonversi menjadi jarak pandang(visibility) sejauh24 km. Yang menarik, di Indonesia dan Malaysia, akibat kebakaran hutanhebat, khususnya antara September-November 1994-1998 (musimkemarau), 75% kawasannya memiliki angka EC terbesar di dunia. Enam
  17. 17. buah stasiun cuaca mencatat EC lebih dari 1 km-1, yang jika dikonversimenjadi jarak pandang hanya sekitar 2 km saja.Aerosol dan hujan Untuk menggambarkan salah satu peran aerosol, yakni dalampembentukan awan dan penentuan curah hujan, Frank Raes dalamKonferensi IGAC ke 6 di Bologna tahun 1999, menggarisbawahi bahwa:Tanpa aerosol, kita tidak akan punya awan dan tumbuh-tumbuhan (without aerosols we don’t have cloud and vegetation). Secararingkas, aerosol dari baik berasal dari molekul-molekul gas, maupun dariemisi permukaan bumi (gas buang industri, misalnya), dapat berubahmenjadi aerosol melalui kondensasi, nukleasi dan koagulasi sehinggamengalami berbagai reaksi kimia yang berbeda-beda (baik secarahomogen dengan sesamanya, maupun heterogen dengan partikel lain).Partikel terbesar hasil proses-proses tersebut adalah butiran-butiran awanyang akhirnya mempengaruhi curah hujan (presipitasi).Emisi aerosol Emisi aerosol dapat terbagi dua:Emisi vulkanik: berasal dari letusan gunung berapi. Misalnya pada tahun1991, gunung Pinatubo meletus dan melepas sejumlah besar gas sulfurdioksida (SO2) ke atmosfir disamping material debu lainnya. Reaktif gasseperti SO2 ini diketahui dapat berubah menjadi H2SO4/H2O langsungmelalui konversi gas ke partikel serta reaksi heterogen dengan uap airpada ketinggian tertentu.Emisi biogenik: berasal dari tumbuh-tumbuhan berupa komponen organictidak stabil (VOC: volatile organic compounds). Sifat emisi jenis ini sangat
  18. 18. sulit diketahui mengingat beragamnya vegetasi, bahkan pada area yangdikatakan homogen sekalipun seperti hutan tropis (lebih dari 5000 spesiestumbuhan per 10,000 km2). Dimethyl sulfide (DMS) merupakan spesiesVOC utama yang dilepaskan phytoplankton di lautan dan berperanpenting dalam siklus sulfur di atmosfir. Emisi antropogenik (akibat aktifitasmanusia): gas-gas yang dilepaskan akibat penggunaan bahan bakar fosil,kebakaran hutan mengakibatkan hujan asam yang mengakibatkanfertilisasi pada vegetasi dan kerusakan pantai di berbagai belahan bumi.Hujan asam Tingkat perubahan, atau lebih tepat pertumbuhan partikel aerosolsangat bervariasi tergantung pada kondisi sebelumnya (berupa gas),distribusi ukuran dan konsentrasi aerosol primernya, selain proses-proseskimianya. Aerosol biogenik (terpene, isoprene) merupakan faktor-faktorpengendali terbentuknya inti kondensasi awan (CCN: Cloud CondensationNuclei) dan butiran-butiran awan di atas kawasan hutan. Perubahancakupan vegetasi dan lahan misalnya dari kawasan hutan menjadipertanian, urban dan kawasan industri akan berdampak langsung padapembentukan CCN dan akhirnya mengubah pola serta besaran presipitasi(curah hujan). Apalagi jika kawasan tersebut mengeluarkan aerosolantropogenik dari buangan industri, gas buang kendaraan, dsb.Perubahan komposisi kimiawi aerosol ini otomatis mengubah sifat kimiawipresipitasi. Jika kita bicara mengenai hujan asam, misalnya, di atmosfir,komposisi yang bersifat asam adalah sulfur oksida dan nitrogen. Asam-asam format dan asetat merupakan komponen organik asam utama yangmengubah tingkat keasaman air hujan. Sementara komponen alkali diatmosfir dapat berupa mineral yang terurai menjadi Ca2+, K+ dan gasamoniak yang reaktif. Keasaman presipitasi ini sering digunakan sebagai
  19. 19. besaran untuk menentukan hujan asam (pH<5,6) atau tidak. Namunsebenarnya besaran ini tidak sepenuhnya mewakili keseluruhan tingkatkeasaman yang terjadi, karena deposisi gas-gas dan aerosol yang bersifatasam tidak tercermin dalam nilai pH tersebut (4th CAAP WorkshopProceedings, 1998). Pada era tahun 1940-60an, kerusakan lingkunganyang signifikan akibat hujan asam terjadi di Amerika utara dan Eropa.Fenomena ini sepenuhnya akibat terbentuknya asam dari sulfat dan nitratyang bersumber pada aktifitas manusia. Saat ini emisi sulfat antropogenikmulai menurun di kawasan tersebut, demikian halnya dengan nitrat.Namun, di belahan dunia lainnya, semisal Cina, Afrika Selatan, Amerikatengah dan selatan, emisi gas-gas SO2, NOx and NH3 terus meningkat.Jenis AerosolBerdasarkan sumbernya, aerosol dapat dibedakan menjadi 2 jenis, yaituaerosol alami dan aerosol antropogenik. Aerosol alami dapat dihasilkanoleh tumbuhan, proses di laut, ataupun oleh letusan gunung berapi.Sedangkan aerosol antropogenik merupakan aerosol yang dihasilkan olehaktivitas yang dilakukan manusia, baik itu aktivitas industri,pertambangan, rumah tangga ataupun transportasi. Jenis aerosol dapatpula dibedakan berdasarkan ukurannya. Ukuran partikel aerosol biasanyadinyatakan dalam radius partikel dengan mengasumsi partikel berbentukbulatan. Menurut versi Aitken ukuran partikel dibedakan dalam tigakategori yaitu : partikel Aitken (nucleation mode) dengan range ukurandiantara 0.001–0.1 mm; large particles (accumulation mode) berukuran
  20. 20. antara 0.1–1 mm, dan giant particles (coarsa particle mode) yangukurannya > 1 mm radius. Terdapat pula superfine aerosol, yaitu partikelyang terkecil dengan diameter yang hanya beberapa nanometer dandapat bertahan di atmosfer dalam waktu yang cukup lama. Aerosolmempunyai peranan yang cukup signifikan dalam mempengaruhiperubahan iklim, karena aerosol memberikan efek radiatif, baikmemencarkan atau menyerap radiasi. Hal tersebuttergantung pada jenisaerosol. Beberapa jenis aerosol seperti debu dapat menyerap radiasisehingga memanaskan udara dimana aerosol itu berada. Beberapa jenisaerosol lain (terutama aerosol yang berukuran kecil) dapat memencarkanradiasi matahari yang mengenainya, sehingga radiasi matahari yangsampai ke permukaan bumi dapat berkurang. Jenis aerosol ini dapatmemberikan efek dimming yang berlawanan dengan efek rumah kaca.Besarnya pengaruh aerosol terhadap radiasi dapat dinyatakan dalamAOD atau Aerosol Optical Depth (tanpa satuan). Semakin tinggi nilaiAOD, berarti semakin besar pengaruhnya terhadap pengurangan radiasi,yang mengindikasikan semakin tinggi konsentrasi aerosol. Efek aerosolpada Kesehatan Pada waktu dihirup, partikel-partikel aerosol dapatmenyingkirkan pertahanan alami dari system pernafasan dan lodge deepdalam paru-paru. Aerosol sangat berbahaya untuk orang dengan penyakitseperti asma, bronkitis, dan empisema (bengkak pada paru-paru karenapembuluh darah kemasukan udara), sama berbahayanya untuk orangdengan penyakit hati. Tingginya kadar benda-benda tersebut dalam udaradapat memicu serangan asma, merusak paru-paru, serta mendukungcarcinogenesis, dan kematian dini.Efek aerosol pada Lingkungan
  21. 21. Aerosol dapat merusak tanaman, pohon-pohon, dan semak-semak,juga dapat menyebabkan kerusakan pada permukaan metal, kain, danlain-lain. Partikel-partikel halus juga merusak pandangan denganmenyebarkan cahaya dan mengurangi jarak pandang. Pengaburan yangdisebabkan oleh partikel-partikel halus dapat menurunkan hasil panenpertanian dengan mengurangi cahaya matahari. Aerosol memiliki peranpenting dalam sistem iklim. Partikel-partikel aerosol memiliki sifat yangdapat menghamburkan (atau memantulkan) dan/atau menyerap radiasisinar matahari. Sifat menyerap radiasi mengakibatkan memanasnyalapisan atmosfir yang mengandung aerosol, sementara sifat menghamburradiasi (scattering) menyebabkan redistribusi (penyebaran kembali)radiasi, termasuk membaliknya radiasi matahari itu ke arah luar bumi (luarangkasa). Efek radiasi langsung aerosol tergantung pada sifat fisis yangdisebut sebagai single scattering albedo (SSA). SSA didefinisikan sebagaiperbandingan antara radiasi yang dihambur dengan yang diserap olehpartikel-partikel aerosol. Ada 3 parameter fisis yang sangat penting dalammengukur sifat radiatif aerosol, yakni: distribusi ukuran (size distribution),indeks refraktif dan kepadatan (densitas). Sifat refraktif dan absorbsi yangdimiliki aerosol, sangat tergantung pada jenis dan ukurannya. Diatmosfir,partikel-partikel berukuran 0.1 - 1 micrometer merupakan partikel yangpaling efektif menghambur radiasi, sehingga sangat penting peranannyadalam mengatur cuaca globa. Ukuran partikel aerosol yang sangat halusberkisar antara 1 nm (1 nanometer = satu per satu milyar meter) (disebutpartikel ultra-halus/superfine) terbentuk melalui proses-proses konversigas-ke-partikel di atmosfir. Begitu partikel-partikel terbentuk, mereka bisaberkumpul dalam gugus-gugus (clusters) dalam ukuran yang lebih besar(antara 50-100 nm) sehingga bisa mempengaruhi secara langsung bujetradiasi. Asap (haze) dan kabut (smog) yang sering terlihat meliputi kota-
  22. 22. kota besar diakibatkan efek radiasi aerosol ini. Untuk mengetahuiseberapa besar dampak aerosol pada sistem kehidupan manusia,pengukuran aerosol menjadi sangat penting.

×