Penjelasan tentang pengukuran hujan dan evapotranspirasi

1. Oleh : Khairullah, M.Si
Staf Data dan Informasi
Stasiun Klimatologi Banjarbaru
BANJARBARU, 7 Mei 2018
PENGUKURAN CURAH HUJAN &
EVAPOTRANSPIRASI

2. Manfaat Informasi Iklim
Manfaat penting mempelajari klimatologi :
• Meningkatkan kewaspadaan kemungkinan
munculnya bencana iklim ekstrim (banjir, kekeringan,
dll).
• Menyesuaikan/ kegiatan yang sesuai sifat dan
karakteristik iklim agar terhindar dari pengaruh buruk
yang ditimbulkan (penentuan musim tanam, jenis
tanaman).
• Menyusun rekayasa bidang teknik (hujan buatan,
teknik penyiraman/ irigasi, rumah kaca, dll)
(Handoko, 1993)
Latar Belakang

3. Latar Belakang
Unsur Iklim diantaranya:
1. Curah Hujan (mm) : Jumlah CH (bulanan/dasarian), CH maks,
Intensitas Hujan, Hari Hujan/HH
2. Penguapan (mm) : Evapotranspirasi (ETp), Evaporasi (E)
3. Suhu : Suhu Udara, Suhu Tanah, Suhu Air (°C) : Tmaks, Tmin,
Trata2
4. Kelembapan udara (%) : RH rata2, RH min
5. Radiasi matahari : Lama penyinaran (jam atau %), Intensitas
radiasi matahari (cal/cm2/hari atau W/m2)
6. Angin (knot, m/s, km/jam) : kecepatan angin rata-rata,
kecepatan angin maks.
7. Tekanan Udara (mBar).

4. CURAH HUJAN

5. Curah Hujan
• Curah hujan : ketinggian air hujan yang terkumpul
dalam tempat datar; tidak menguap, tidak meresap
dan tidak mengalir.
• Curah hujan 1 (satu) milimeter : dalam luasan 1
meter persegi pada tempat datar tertampung air
setinggi 1 ml atau tertampung air sebanyak 1 liter.

6. EL NINO / LA NINA
SUHU PERAIRAN
INDONESIA
A S I A
A S I A
1
2
3
DIPOLE MODE
POSITIF / DIPOLE
MODE NEGATIF
1
2
1
3
2
Dipole
Mode (0C)
SST
Indonesia
(0C)
0.4 Positif > 0.5 Hangat
-0.4
Negatif
<-0.5 Dingin
El Nino La Nina
0.5 – 1
Lemah
-1 – -0.5
Lemah
1 – 2
Moderat
-2 – -1
Moderat
> 2 Kuat <-2 Kuat
1963
1972
1982
1997
2015
3
FAKTOR PEMICU CURAH HUJAN DI INDONESIA
KETERANGAN :
Uap
air
Uap
air
Uap
air
Uap
air
NINO34
NINO34
DIPOLE
MODE
DIPOLE
MODE
EL NINO
LA NINA

7. • Waktu udara menjadi jenuh, uap air berkondensasi
dan terbentuk awan
• Hujan terjadi karena udara basah yang naik ke
atmosfer mengalami pendinginan sehingga terjadi
proses kondensasi.
• Udara memerlukan partikel sebagai inti kondensasi
awan yang mendorong proses kondensasi
• Inti kondensasi umumnya: debu, liat atau partikel
organik yang berasal dari tanah, lautan, atmosfer.
Proses Pembentukan Awan

8. • Awan berdasarkan ketinggian dapat dibagi atas awan
rendah, awan menengah dan awan tinggi.
• Awan berdasarkan formasi dibagi : awan stratiform dan
awan cumuliform.

9. L a u t
PROSES TERJADINYA HUJAN
Radiasi Bumi
Penguapan dan
Transfer energi
Pembentukan Awan
Radiasi Atmosfer
H u j a n
Radiasi Matahari

10. Hujan berdasarkan faktor-faktor yang
menyebabkan dibedakan :
1. Hujan Orografik
2. Hujan Konvektif
3. Hujan Frontal

11. Hujan Orografik :
• Merupakan hujan yang dihasilkan oleh naiknya udara
lembab secara paksa oleh dataran tinggi atau
pegunungan.
• Udara yang naik stabil akan membentuk awan strati
dengan hujan ringan dan lama.
• Udara yang naik tidak stabil akan membentuk awan
Cumulonimbus dengan hujan lebat.

12. PROSES PADA HUJAN OROGRAFIK
Jika arus udara mencapai kaki gunung atau barisan pegunungan, maka udara dipaksa naik
melalui lereng-lereng pegunungan tersebut.
Pengaruh dari naiknya arus udara tersebut dapat mencapai kedalam lapisan atmosfer yang
tinggi, sehingga dapat merubah keadaan suhu dalam lapisan tersebut.
Udara yang telah dipaksa naik akan mengalami pendinginan yang selanjutnya memungkinkan
terbentuknya awan.

13. Hujan Konvektif
• Merupakan hujan yang disebabkan oleh pemanasan
permukaan akibat pancaran radiasi surya.
• Terjadi pada luasan yang relatif sempit (20-50 km2)
atau “Hujan Lokal”
• Awan yang terbentuk berupa Cumulonimbus

14. PROSES PADA HUJAN KONVEKTIF
Apabila udara mengalami pemanasan dekat permukaan
bumi, maka berkembanglah arus konveksi. Bersamaan
dengan turbulensi mekanis akan mengakibatkan
percampuran udara pada lapisan bawah atmosfer.

15. Penguapan dan
Transfer energi
Konveksi
Pembentukan Awan
Cumulus (Cu)
Updraft
PEMBENTUKAN AWAN CUMULONIMBUS (Cb)
Updraft
Downdraft
Lightning
Gusty/ Squall
Hujan

16. Pertumbuhan Awan Cumulonimbus (Cb)

17. TAHAP PERTUMBUHAN DARI AWAN KONVEKTIF
BMKG

18. • Pertemuan dua massa udara yang berbeda suhunya.
Massa udara panas/lembab bertemu dengan massa udara
dingin/padat (front) sehingga berkondensasi dan
terjadilah hujan. Tidak terjadi di Indonesia
PROSES PADA HUJAN FRONTAL

19. Sumber informasi curah hujan
• Pengukuran dari penakar hujan
• radar cuaca
• Satelit (pengideraan jauh)

20. Pengukuran dari penakar hujan
Kelebihannya :
• Pengukurannya secara langsung
• Pengukuran pada titik yang relatif akurat
• Mencakup daerah sekitar alat
• Pencatatan data dilakukan di luar (lapangan)
Kelemahannya :
• Jaringannya jarang di negara berkembang, jumlahnya di negara
berkembang cenderung sedikit.
• Tidak efesien untuk representasi secara spasial.
• Efek angin dapat menahan hujan (terutama saat terjadi salju turun di
daerah lintang tinggi).
(Xie, 2011)

21. Pengukuran dari penakar hujan
• Penakar hujan Obs (ombrometer)
• Mengukur curah hujan dalam periode
selama 24 jam dengan gelas ukur.
• Pencatatan manual pada jam 07.00 waktu
setempat (di pos hujan seluruh Kalsel), di
stasiun iklim diamati tiap 3 jam sekali (00,
03, 06 UTC dst).
• Penakar hujan non recording (tidak
mencatat sendiri).
• Penakar hujan yang paling banyak di
Kalimantan Selatan.

22. Pengukuran dari penakar hujan
• Penakar hujan otomatis Hellman
• Penakar hujan recording (mencatat sendiri)
melalui grafik yang dituliskan pena di kertas
pias.
• Data yang dihasilkan : waktu terjadi hujan
(jam), intensitas curah hujan (mm/menit)
atau (mm/jam), jumlah curah hujan (mm)
• Penggantian pias jam 07.00 waktu setempat
• Jangka waktu rekam harian, jam pias
digerakkan per, pena dengan tinta catridge,
pelampung untuk naik-turun pena.

23. Pengukuran dari penakar hujan
• Penakar hujan otomatis Tipping Bucket
• Penakar hujan otomatis yang recording hasil
tersimpan di data logger. Data dapat diambil
dari komputer atau online.
• Biasanya ada pada ARG (Automatic Rain
Gauge), AWS (Automatic Weather Station)
ataupun AAWS (Automatic Agroclimate and
Weather Station).
• Tenaga dengan baterai solar cell
• Mekanisme kerjanya : hujan masuk
corong, air turun ke ember (small bucket)
saling berjungkit, kontak secara elektrik,
hasil keluaran di counter.

24. Jaringan Penakar Hujan
Tipe Daerah Toleransi normal (area/ stasiun)
Pulau-pulau kecil dengan pola
hujan tak teratur
25 km2
Pegunungan 100-250 km2
Dataran/ topografi datar 600-900 km2
Menurut WMO kepadatan minimum jaringan penakar hujan
• 1 penakar hujan bisa mewakili berbeda dari area tersebut
tergantung tingkat ketelitian yang dikehendaki.
• Merencanakan jaringan penakar hujan sesuai manfaat. Di
daerah padat atau ada proyek strategis perlu akurasi data
hujan yang tinggi

25. EVAPOTRANSPIRASI

26. • Sifat fisis air :
– 1 g air perlu 1 kal utk 0 ºC  1 ºC
– 1 g air (100 ºC)  uap air perlu energi panas 540 kal.
– Panas laten

27. • Evaporasi :
– Perubahan wujud cair  gas dan bergerak dari
permukaan tanah/air ke atmosfer.
• Transpirasi :
– Penguapan dari pori tanaman secara fisiologis
• Evapotranspirasi : banyaknya air menguap dari lahan
dan tanaman dari suatu petakan karena penyinaran
matahari (Asdak, 1995).
Evapotranspirasi
(kebutuhan air tanaman)
Evaporasi
(permukaan
tanah)
Transpirasi
(tanaman)

28. Pentingnya Evapotranspirasi
Perhitungan evapotranspirasi penting untuk :
1. Perencanaan irigasi
2. Prakiraan produksi tanaman
3. Pengelolaan DAS (Daerah Aliran Sungai)
4. Perencanaan pemakaian Sumber Daya Air
dan Tanah (air atau uap air yang hilang)

29. Faktor meteorologis yang
mempengaruhi penguapan :
1. Radiasi matahari
2. Suhu udara
3. Kelembaban Udara
4. Angin
5. Tekanan udara

30. Evapotranspirasi :
1. Evapotranspirasi (ET) : evaporasi total :
evaporasi + transpirasi
2. Evapotranspirasi potensial (ETp) : laju
evapotranspirasi asumsi : air + RH tanah
cukup. Batas atas ETa (aktual)
3. Evapotranspirasi rujukan (acuan) (ETo) :
evapotranspirasi pada rumput hijau (8-15
cm), albedo = 0,23 tidak kurang air.

31. • Bagan Evapotranspirasi Acuan

32. Evapotranspirasi :
4. Evapotranspirasi tanaman (ETc) (kebutuhan air
tanaman) : tinggi air utk evapotranspirasi suatu
tanaman/ kebutuhan optimum tanaman.
ETc = Kc x ETo
(Kc = koefisien tanaman [tergantung jenis & fase
perkembangan tanaman)
5. Evapotranspirasi aktual (ETa) : evapotranspirasi
terjadi sesungguhnya (air + RH tanah tersedia).
ETa = ETo (keadaan optimal) atau ETa < ETo

33. Pengukuran Evapotranspirasi :
1. Dengan alat :
A. Lysimeter
B. Panci Penguapan
C. Piche evaporimeter
2. Dengan rumus empiris
3. Dengan metode aerodinamik
4. Dengan satelit

34. Lysimeter
• Lysimeter mengukur evapotranspirasi secara langsung
pada tanah yang bervegetasi.

35. Bagian dari Lysimeter
Keterangan :
1. Pipa
2. Rumput atau tanaman
(vegetasi)
3. Pipa untuk memasukkan
pompa penghisap
4. Dinding Lysimeter
5. Kasa plastik atau kawat
6. Batu kerikil berdiameter
2,5 - 3 cm.

36. Prinsip Lysimeter :
Keterangan :
Dimana :
C = curah hujan
S = air siraman
E = evapotranspirasi
Pk = air perkolasi
P = jumlah air untuk
penjenuhan tanah sampai
kapasitas lapang

37. Contoh form Lysimeter

38. Panci penguapan terbagi 2 :
• Panci persegi (Sunken Colorado)
• Panci kelas A
(ada di Banjarbaru)

39. Panci Penguapan (Open Pan) Kelas A
Keterangan :
Kp = Koefisien Panci (0,7-0,8)
Eo = Evaporasi Panci
(Dorenbos & Pruit, 1977)
Prinsip :
Menghitung Evaporasi permukaan
air bebas secara langsung.
Mencatat pengurangan tinggi
muka air dalam panci.
Cara paling mudah menentukan
nilai Evapotranspirasi
ETp = Kp x Eo

40. Faktor yang mempengaruhi pada panci
penguapan
• Efek gabungan :
suhu, RH,
kecepatan angin
dan penyinaran
matahari thd ETo

41. • Pengamatan 3 x di
Banjarbaru (07.51,
13.51 dan 17.51)
• Air kurang
ditambahkan (atas)
• Air banyak (karena
CH) dikurangi (bawah)
• Tinggi air sebelum
dan sesudah dicatat

42. Cara perhitungan panci penguapan :
Tanggal 1 Juni 2018
1. Bila tak ada hujan pembacaan tinggi air :
jam 07.51 : 50,3 mm,
jam 13.51 : 48,2 mm,
Penguapan (evaporasi)
= 50,3-48,2 = 2,1 mm.

43. 2. Bila ada hujan tidak lebat tinggi air :
jam 13.51 : 40,5 mm
jam 17.51 : 39,0 mm
CH (13.51-17.51) : 1,0 mm.
Penguapan (evaporasi)
= (40,5-39,0)+1,0
= 1,5+1,0= 2,5 mm.
Cara perhitungan panci penguapan :

44. Tanggal 2 Juni 2018
3. Bila ada hujan lebat tinggi air :
jam 17.51 : 40,5 mm
jam 07.51 : 39,0 mm
CH jam 17.51-07.51: 1,0 mm.
Penguapan (evaporasi)
jam 13.30-17.30 = (40,5-39,0)+1,0
= 1,5+1,0= 2,5 mm.
Cara perhitungan panci penguapan :

45. • Perhitungan Evaporasi 2 Juni 2018
Eo = 2,1 + 2,5 + 2,5 = 7,1 mm
Perhitungan evapotranspirasi 2 Juni 2018
ETp = Eo x Kp = 7,1 x 0,75 = 5,3 mm

46. Piche evaporimeter
• Piche evaporimeter : pengukur rata-rata
evaporasi dari pipa gelas yang ditutup kertas filter

47. Rumus Empiris
Blaney Criddle
Keterangan :
c = Koefisien tanaman bulanan ;
P = Presentase Bulanan jam-jam
T = Suhu udara (°C) (Chiew et al., 1995)
Thornwaite
Keterangan :
T = Suhu rata-rata bulanan ;
I = Indeks Panas Tahunan

48. Rumus Empiris
• Penman-Monteith (Allen et al., 1999)
Keterangan :

49. Penman Modifikasi
Metode Penman Modifikasi (FAO- ID No.56)
menghitung evapotranspirasi dari data meteorologi :
Suhu, kelembapan udara, radiasi matahari dan
kecepatan angin.
Perhitungan evapotranspirasi potensial (ETo) dapat
dilakukan dengan aplikasi
Cropwat 8.0 atau ETo Calculator (AquaCrop)

50. Terima Kasih
TELP.(0511) 4787229
FAX. (0511) 4787159
klimatologibanjarbaru@yahoo.com
klimatologibanjarbaru@gmail.com
staklim.banjarbaru@bmkg.go.id
Staklim.banjarbaru
Stasiun Klimatologi Banjarbaru
BADAN METEOROLOGI
KLIMATOLOGI DAN GEOFISIKA
STASIUN KLIMATOLOGI KELAS I
BANJARBARU
JALAN TRIKORA, BANJARBARU, KALIMANTAN SELATAN – TELP.(0511) 4787229
FAX. (0511) 4787159
WHATSSAP : 08115127290
@BMKG_kalsel
Datin staklim Banjarbaru
iklim.kalsel.bmkg.go.id