radiasi surya

1. RADIASI SURYA

2. Pancaran Radiasi Surya




Radiasi surya (surya = matahari) sumber energi
utama untuk proses-proses fisika atmosfer yang
menentukan keadaan cuaca dan iklim di
atmosfer bumi.
Permukaan matahari bersuhu 6000 K, dengan
jarak dari bumi 150 juta Km
Radiasi yang sampai di puncak atmosfer 1360
Wm2, yang sampai ke permukaan bumi
setengah dari yang diterima di puncak atmosfer.
Rata-rata 30% radiasi yang sampai
dipermukaan bumi dipantulkan kembali ke
angkasa luar.

3. Karakteristik Radiasi Surya dan Bumi

Setiap benda di alam yang bersuhu 0 K (-273
o C) memancarkan radiasi berbanding lurus
dengan pangkat empat suhu permukaannya
(Hukum Stefan – Boltzman)
F = ε σ T4
F = Pancaran RAdiasi (Wm2)
ε = emisivitas permukaan, bernilai satu untuk
benda hitam (black body radiation),
sedangkan untuk benda-benda alam berkisar
0.9-1.0)
σ = tetapan Stefan – Boltzman (5.67 10-8 Wm2)
T = Suhu permukaan (K)

4. Sistem Kesetimbangan Panas di Bumi

5. Kenaikan suhu rata-rata bumi
selama 157 tahun terakhir

6. Radiasi Gelombang pendek
dan panjang





Panjang gelombang semakin pendek bila suhu
permukaan yang memancarkan radiasi tersebut
lebih tinggi
Matahari (suhu 6000 K) mempunyai kisaran
panjang gelombang antara 0.3 – 4.0 μ m
Bumi suhu 300 K (27oC) memancarkan radiasi
dengan panjang gelombang 4 – 120 μ m,
Karena panjang gelombang radiasi surya relatif
pendek dibandingkan benda-benda alam lainnya
maka disebut radiasi gelombang pendek.
Radiasi bumu/benda-benda yang ada dibumi
disebut radiasi gelombang panjang.

8. Penerimaan Radiasi Surya di
Permukaan Bumi
 Bervariasi
menurut tenpat dan
Waktu
 Skala makro menurut tempat
ditentukan oleh letak lintang dan
keadaan atmosfer terutama awan
 Skala mikro arah lereng
menentukan jumlah radiasi surya
yang diteima

9. Faktor yang mempengaruhi penerimaan
radiasi surya secara makro
 Jarak antara matahari dan Bumi
 Panjang hari dan sudut datang
 Pengaruh atmosfer bumi

10. Neraca Energi pada Permukaan Bumi
 Neraca energi pada permukaan bumi
Qn = Qs + Ql – Qs – Ql
Qn = Radiasi Netto (Wm2)
Qs dan Qs = radiasi surya yang datang dan keluar ( Wm2)
Ql dan Ql = radiasi gelombang panjang yang datang dan keluar (Wm2)
 Radiasi surya (Qs) bernilai 0 pada malam hari, radiasi netto (Qn)
bernilai negatif.
 Siang hari Qs jauh lebih besar sehingga Qn positif.
 Qn yang positif akan digunakan untuk memanaskan udara (H),
penguapan (λE), pemanasan tanah/lautan (G) dan kurang dari 5 %
untuk fotosintesis (berlakiu bila tidak ada adveksi
panas/pemindahan panas secara horisontal)

11. Konsentrasi beberapa gas rumah kaca
selama 2000 tahun terakhir

12. Komponen radiative
forcing dari manusia
dan alam
(radiasi matahari).

13. 



Perbandingan antara radiasi gelombang pendek (surya)
yang dipantulkan dengan yang datang disebut albedo
permukaan
Di Atmosfer, uap air dan CO2 adalah penyerap radiasi
gelombang panjang utama. Energi radiasi yang diserap
oleh kedua gas tersebut dipancarkan kembali ke
permukaan bumi diiringi dengan peningkatan suhu udara
(efek rumah kaca = green house effect).
Seperti rumah kaca, radiasi surya mampu menembus
atap kaca karena energinya besar, sedangkan radiasi
gelombang panjang dari dalam rumah kaca tidak mampu
menembus atap kaca sehingga terjadi penimbunan
energi yang berlebihan dalam rumah kaca tersebut yang
meningkatkan suhu udara.
Gas Rumah Kaca (GRK) = uap air, CO2 dan methane)
dapat menyebabkan pemanasan global

14. Model iklim dengan dan tanpa memasukkan
faktor manusia

15. Pengukur Radiasi Matahari
Sunshine Pyranometer - SPN1
•Global (Total) and Diffuse irradiance in W.m-2
•WMO sunshine threshold: 120 W.m-2 direct
beam
•No moving parts, shade rings or motorised
tracking
The new Sunshine Pyranometer is a patented,
meteorological class instrument for measuring
global and diffuse radiation and sunshine
duration

17. Cahaya
 Faktor
esensial pertumbuhan dan
perkembangan tanaman
 Cahaya memegang peranan
penting dalam proses fisiologis
tanaman, terutama fotosintesis,
respirasi, dan transpirasi
 Fotosintesis : sebagai sumber
energi bagi reaksi cahaya,
fotolisis air menghasilkan daya
asimilasi (ATP dan NADPH2)

18.  Cahaya matahari ditangkap daun sebagai
foton
 Tidak semua radiasi matahari mampu
diserap tanaman, cahaya tampak, dg
panjang gelombang 400 s/d 700 nm
 Faktor yang mempengaruhi jumlah radiasi
yang sampai ke bumi: sudut datang,
panjang hari, komposis atmosfer
 Cahaya yang diserap daun 1-5% untuk
fotosintesis, 75-85% untuk memanaskan
daun dan transpirasi

19.  Peranan
cahaya dalam respirasi,
fotorespirasi, menaikkan suhu
 Peranan cahaya dalam transpirasi,
transpirasi stomater, mekanisme
bukaan stomata
 Kebutuhan intensitas cahaya
berbeda untuk setiap jenis
tanaman, dikenal tiga tipe tanaman
C3, C4, CAM
 C3 memiliki titik kompensasi
cahaya rendah, dibatasi oleh
tingginya fotorespirasi

20.  C4 memiliki titik kompensasi cahaya
tinggi, sampai cahaya terik, tidak dibatasi
oleh fotorespirasi
 Besaran yang menggambarkan banyak
sedikitnya radiasi matahari yang mampu
diserap tanaman:ild
 ILD kritik dan ILD optimum, ILD kritik
menyebabkan pertumbuhan tanaman 90%
maksimum. ILD optimum menyebabkan
pertumbuhan tanaman (CGR) maksimum

21. 



ILD optimum setiap jenis tanaman berbeda
tergantung morfologi daun
Faktor eksternal juga mempengaruhi nilai ild
optimum, misalnya jarak tanam (kerapatan
tanaman) maupun sistem tanam
Faktor eksternal mempengaruhi radiasi yang
diserap dan nilai ILD optimum, melalui efek
penaungan (mutual shading)
Penaungan: distribusi cahaya dalam tajuk tidak
merata, ada daun yang bersifat parasit terhadap
fotosintat yang dihasilkan daun yang lain, NAR
rendah, CGR rendah, telah tercapai titik
kompensasi cahaya, ILD telah melampaui nilai
optimumnya

22.  Kaitannya dengan ILD optimum setiap
jenis tanaman perlu dilakukan kajian
mengenai jarak tanam yang menyebabkan
tercapainya ILD optimum tersebut.
Pengaturan jarah tanam ditentukan oleh
tingkat kesuburan lahan maupun habitus
tanaman (morfologi tanaman)
 Penentuan kerapatan tanaman
dipengaruhi juga oleh hasil ekonomis yang
akan diambil dari pertanaman.

23. 

Hasil ekonomis tanaman berupa biji (produk
reproduktif yang lain). Kalo dibuat grafik hub
antara kerapatan dengan hasil, kurve berbentuk
parabolik, ada nilai LAI optimum. Peningkatan
kerapatan tanaman setelah LAI optimum,
menimbulkan penurunan hasil. Hasil fotosintesis
digunakan lebih banyak untuk keperluan
vegetatif
Hasil ekonomis tanaman berupa bagian
vegetatif tanaman, grafik hub antara kerapatan
dengan hasil berbentuk asimtotik. Jarak tanam
dibuat serapat mungkin supaya penyerapan
radiasi maksimum cepat tercapai, dapat
dikatakan tidak ada LAI optimum

24. Faktor yang Menentukan Besarnya
Radiasi Matahari ke Bumi
 Sudut datang matahari (dari suatu titik
tertentu di bumi)
 Panjang hari
 Keadaan atmosfer (kandungan debu dan
uap air)

25.  Panjang hari sering menjadi faktor
pembatas pertumbuhan di daerah subtropik
 Keberadaan radiasi, sering terbatas di
sub-tropik pada musim tertentu, sehingga
kekurangan radiasi matahari merupakan
kendala utama pertanian di sub-tropik
 Panjang hari di daerah tropik tidak terlalu
menimbulkan masalah (bukan faktor
pembatas), relatif konstan, 12 jam/hari
 Yang sering menjadi faktor pembatas
adalah masalah kelebihan radiasi
(intensitas matahari)

26. Naungan
 Merupakan salah satu alternatif untuk
mengatasi intensitas cahaya yang terlalu
tinggi.
 Pemberian naungan dilakukan pada
budidaya tanaman yang umumnya
termasuk kelompok C3 maupun dalam
fase pembibitan
 Pada fase bibit, semua jenis tanaman
tidak tahan IC penuh, butuh 30-40%,
diatasi dengan naungan

27.  Pada tanaman kelompok C3, naungan
tidak hanya diperlukan pada fase bibit
saja, tetapi sepanjang siklus hidup
tanaman
 Meskipun dengan semakin dewasa umur
tanaman, intensitas naungan semakin
dikurangi
 Naungan selain diperlukan untuk
mengurangi intensitas cahaya yang
sampai ke tanaman pokok, juga
dimanfaatkan sebagai salah satu metode
pengendalian gulma

28.  Di bawah penaung, bersih dari gulma
terutama rumputan
 Semakin jauh dari penaung, gulma mulai
tumbuh semakin cepat
 Titik kompensasi gulma rumputan dapat
ditentukan sama dengan IC pada batas
mulai ada pertumbuhan gulma
 Tumbuhan tumbuh ditempat dg IC lebih
tinggi dari titik kompensasi (sebelum
tercapai titik jenuh), hasil fotosintesis
cukup untuk respirasi dan sisanya untuk
pertumbuhan

29. Dampak pemberian naungan
terhadap iklim mikro
 Mengurangi IC di sekitar sebesar 30-40%
 Mengurangi aliran udara disekitar tajuk
 Kelembaban udara disekitar tajuk lebih
stabil (60-70%)
 Mengurangi laju evapotranspirasi
 Terjadi keseimbangan antara
ketersediaan air dengan tingkat transpirasi
tanaman

30. Hasil penelitian pada tembakau
Dampak pemberian naungan pada
pertanaman tembakau :
 Laju transpirasi tanaman tembakau
menurun sebesar 45,6%
 Evapotranspirasi tanah menurun sebesar
60%
 Kadar air daun meningkat
 Total luas daun tembakau meningkat 40%

31. Tanaman muda



Memerlukan intensitas cahaya
relatif rendah
IC terlalu rendah aktifitas
fotosintesis menurun, suplai KH
dan auxin untuk pertumbuhan
akar menurun, bibit yang
kekurangan IC memiliki
perakaran yang tidak
berkembang
IC terlalu tinggi : fotooksidasi
meningkat, suhu tinggi,
kelembaban rendah, kematian
daun (daun terbakar)

32.  Penelitian pada penyetekan kakao: stek
kakao mampu berakar dengan baik kalau
mendapatkan intensitas cahaya 20% lebih
rendah dari IC penuh (stek kakao diberi
naungan dengan intensitas sedang)
 Penelitian pada pembibitan karet: bibit
karet mampu berakar dengan baik kalau
mendapatkan IC 50%
 Penelitian pada penyetekan vanili: bibit
vanili mampu berakar dengan baik kalau
mendapatkan IC 30%-50%

33.  Naungan dapat menghindari fluktuasi
temperatur yang tinggi dan kadar air tanah
 Naungan dapat digunakan sebagai
saranan konservasi tanah, karena
meningkatkan jumlah pori penyedia air
tanah (melalui pengaturan temperatur dan
evaporasi)
 Besar kecilnya fotosintesis tergantung
pada temperatur, suplai air, unsur-unsur
hara, sifat morfologis tanaman. Puncak
fotosintesis terkait dengan besarnya sinar
dan temperatur

34. Kekurangan Air Diatasi dg
naungan
 Naungan mengurangi volume kecepatan
aliran permukaan dan meningkatkan air
tersedia bagi tanaman

35. Pengaruh lingkungan (Tekanan)
 Pengaruh merusak yang dipaksakan,
dikendalikan oleh lingkungan
 Respon adaptasi, dikendalikan oleh
tanaman

36.  Kerusakan: kematian sebagian organ
maupun keseluruhan tanaman, penurunan
pertumbuhan karena kelainan fisiologis
 Kerusakan: resistensi tanaman terhadap
tekanan lingkungan berkurang
 Respon beradaptasi, merupakan
pengendali yang halus terhadap resistensi
 Resistensi bisa elastis (terbalikkan)
maupun plastis (tidak terbalikkan)

37.  Resistensi elastis, efek mekanisme
fisiologis (lebih besifat fisiologis)
 Resistensi plastis, efek adaptasi
morfologis
 Tekanan cahaya bisa menimbulkan
respon fisiologis (dalam aktivitas
fotosintesis) maupun respon morfologis
(berubahnya ukuran daun dll)
 Kedua respon tsb memerlukan fleksibilitas
fenotipe

38. Respon Morfologi




Makromorfologi: tinggi tanaman, diameter
tanaman, sudut percabangan, jumlah daun, luas
daun dll
Mikromorfologi: kandungan klorofil daun,
ketebalan daun dll
Tinggi tanaman lebih cepat naik di tempat teduh,
diameter tanaman lebih cepat naik di tempat
tanpa naungan, sudut percabangan lebih besar
ditempat ternaungi, luas daun lebih besar di
tempat ternaungi, begitu juga dengan jumlah
daun
Kandungan klorofil lebih tinggi di tempat terang,
ketebalan daun lebih tinggi di tempat terang