KLIMOGRAM

Klimogram adalah grafik yang menunjukkan interaksi (perpotongan) antara dua buah unsur iklim rata-rata bulanan dalam suatu siklus (setahun). Klimogram dibuat berdasarkan kombinasi dua data unsur cuaca rata-rata bulanan. 

Klimogram  dapat dikatakan sebagai bentuk klasik dari representasi iklim suatu wilayah dengan cara yang sederhana atau perbandingan variasi iklim pada dua daerah atau lebih. Klimogram dapat pula berguna untuk mengevaluasi introduksi, perkembangan dan adaptasi serta kemungkinan penyebaran suatu makhluk hidup pada daerah yang diteliti.

Klimogram diplot konstruksinya dengan sumbu X salah satu variabel iklim (suhu, curah hujan, kelembapan dan lain-lain) dan sumbu Y adalah rata-rata dari variabel yang lain. Digabungkan dalam 12 titik membuat suatu poligon daerah.

Klimogram dapat dibuat dengan cara penggambarannya yaitu dengan memplotkan satu atau dua unsur iklim dengan sistem salib sumbu. Unsur iklim tunggal dapat berupa suhu, curah hujan, kelembapan, dan lain-lain dapat   digambarkan dalam bentuk grafik atau histogram.

Klimogram yang menunjukkan grafik rata-rata bulanan atau harian pada setiap bulan dapat dilakukan dengan sumbu X menunjukkan bulan dan sumbu Y menyatakan besarnya unsur iklim yang dibuat berupa data rata-rata bulanan atau harian. Bila dua unsur iklim yang dikaji klimogram yang dinyatakan dengan grafik ini merupakan hubungan antara unsur iklim yang satu dengan yang lain, dimana unsur iklim yang satu dinyatakan dengan sumbu X dan unsur iklim lain dalam sumbu Y. Unsur iklim yang dapat digunakan untuk menggambarkan klimogram suatu tempat adalah suhu dan curah hujan. Hubungan kedua unsur iklim ini dapat dinyatakan dalam bentuk persamaan.

Klimogram juga dibuat untuk menguji apakah suatu daerah sesuai untuk pengembangan suatu tanaman dengan bahan kultivar dan pengelolaan yang sama dengan daerah-daerah yang merupakan sentra/pusat produksi daerah tanaman tersebut. Kondisi unsur-unsur iklim suatu daerah yang merupakan sentra produksi dalam jangka waktu yang panjang mengindikasikan bahwa daerah tersebut secara iklim cocok untuk pertanaman tersebut. Dengan kata lain kondisi iklim berada pada titik optimum sehingga menunjang pertumbuhan dan perkembangan tanaman.

Tahapan dalam pembuatan klimogram untuk pengembangan tanaman tertentu adalah sebagai berikut:

1. Tentukan tanaman pertanian atau perkebunan yang akan dicari kesesuaian iklimnya.
2. Carilah 3 atau lebih daerah yang telah menjadi sentra produksi tanaman tersebut.
3. Tentukan unsur iklim yang paling berpengaruh terhadap kualitas dan kuantitas produksi tanaman tersebut. Seandainya lebih dari 2 unsur, maka dibuat daftar grafik klimogram dari berbagai variasi hubungan yang ada.
4. Lakukan inventarisasi data iklim harian, terutama unsur-unsur iklim yang paling berpengaruh selama minimal 10 tahun. Kemudian buat rata-rata bulanan (Januari sampai Desember) dari setiap unsur tersebut.
5. Kemudian plotkan dalam bentuk grafik garis yang saling berhubungan dari bulan januari sampai bulan desember.
6. Lakukan overlay antara grafik klimogram daerah sentra produksi dengan grafik daerah yang diuji.
7. Dari hasil overlay tersebut dapat dilihat bahwa jika antara grafik klimogram sentra produksi dengan grafik daerah yang diuji berhimpit maka daerah yang diuji tersebut secara iklim cocok dikembangkan untuk budidaya tanaman tersebut.

Gambar 1. Contoh langkah-langkah membuat klimogram

Aplikasi klimogram dapat pula digunakan dengan aplikasi yang otomatis yang dapat didownload di sini .
Berikut ini adalah contoh dari tampilan aplikasi Climogram 1.0 :

 

Gambar 2 dan 3. Contoh tampilan aplikasi Climogram 1.0

Berikut adalah contoh penggunaan aplikasi untuk menentukan klimogram curah hujan dan suhu udara rata-rata di Banjarbaru :

Gambar 4. Klimogram curah hujan dan suhu udara rata-rata Banjarbaru dengan aplikasi Climogram 1.0

Gambar 5. Klimogram kelembapan udara dan suhu udara Banjarbaru dengan cara manual

KLASIFIKASI AWAN

Sistem awan dikendalikan oleh gerak udara vertikal akibat konveksi, efek orografi, konvergensi dan front. Klasifikasi awan berdasarkan pada metode formasinya/mekanisme gerak vertikal dibagi atas awan stratiform dan awan cumuliform.

a. Stratiform
Awan ini menyebabkan hujan kontinyu yang disebabkan oleh kenaikan udara skala makro oleh front atau konvergensi atau topografi. Daerah hujan cukup luas, intensitas hujan kecil dari gerimis sampai hujan sedang, updraft dalam awan ini mencakup daerah yang luas tapi lemah. Awan stratiform tumbuh dengan lambat dan arus vertikalnya menyebar dalam area yang luas.

b. Cumuliform
Awan ini menyebabkan hujan lokal yang disebabkan oleh konveksi yang terletak dalam udara labil. Cumuliform menyebabkan hujan deras (shower). Awan cumuliform mempunyai arus vertikal yang kuat dan terjadi dalam area yang kecil.

Di Indonesia banyak dijumpai jenis awan cumulus sedangkan di negara Eropa dan daerah dingin lainnya lebih banyak ditemui jenis awan Stratus (St).

Awan dapat pula diklasifikasikan menurut ketinggian dasar awannya, yaitu:

1. Awan rendah, mempunyai ketinggian dasar awan dari permukaan tanah sampai 2 km, misalnya Stratus (St), Stratocumulus (Sc), Nimbostratus (Ns).
2. Awan menengah, mempunyai ketinggian dasar awan antara 2-7 km, misalnya Altocumulus (Ac), Altostratus (As).
3. Awan tinggi, mempunyai ketinggian dasar awan 7 km atau lebih, misalnya Cirrus (Ci), Cirrocumulus (Cc), Cirrostratus (Cs).

Gambar 1. Klasifikasi awan

Tinggi awan adalah dasar atau puncak awan, yaitu jarak observasi terhadap paras awan. Tinggi dasar awan merupakan faktor penting untuk menentukan jenis awan. Dasar atau puncak awan dapat diukur dari permukaan laut. Pengamat melaporkan tinggi dasar dan puncak awan.

Pengamatan menunjukkan bahwa tinggi awan bervariasi, mulai dari dekat permukaan sampai mencapai ketinggian 8 km di daerah kutub, 14 km di lintang menengah dan 18 km di daerah tropis (Tabel 1). Ketinggian atmosfer di mana awan terbentuk dapat dibagi menjadi tiga lapisan: tinggi, menengah dan rendah. Ketiga lapisan ini mempunyai ketinggian berbeda tergantung lintang geografi.

Pada saat gelap dan pengamat kesulitan mengidentifikasi awannya, pengamat dapat mengambil petunjuk dari tabel 2 untuk mengenali awan dari jenis presipitasinya.

Tabel 1. Tinggi awan berdasarkan lintang geografi

Tabel 2. Jenis presipitasi berdasarkan tipe awan

Gambar 2. Tata cara melihat tinggi awan

Awan dalam laporan sinoptik


Dalam berita sinop awan disajikan dalam simbol-simbol berikut : N, N_h, C_L, h, C_M C_H, Ns, C, hs hs

Arti dari masing-masing simbol tersebut adalah:

N : jumlah semua awan yang menutupi langit, dinyatakan dalam perdelapan.

Contoh :

N = 8, artinya 8/8 atau seluruh langit tertutup awan/ mendung

N = 4, artinya setengah langit tertutup awan

Nh : jumlah awan dengan tingginya dinyatakan dengan h dan dinyatakan dalam perdelapan.

Contoh :

Nh = 2, artinya seperempat langit tertutup awan

C_L : jenis awan rendah
Contoh :
C_L  = 1, berarti awan Cumulus himilis
C_L  = 2, berarti awan Cumulus congestus

C_L =9, berarti awan Cumulunimbus, biasanya disertai atau tak disertai cumulus, stratocumulus, stratocumulus, stratus, cumulunimbus yang tak berlandasan.

h : jumlah awan rendah

C_M : jenis awan menengah

Contoh :

C_M   = 2, berarti awan Altosratus tebal/ Nimbostratus

CM  = 3, berarti awan Altocumulus tipis dalam satu lapisan.

C_H : jenis awan tinggi

Contoh :

C_H  = 1, berarti awan Cirrus halus seperti bulu ayam

CH  = 2, berarti awan Cirrus padat

Ns : Bagian langit yang tertutup lapisan awan tersendiri (dari jenis awan yang C)

C : jenis awan pada lapisan-lapisan.

Contoh :
8 = awan Cumulus (Cu)
6 = awan Stratocumulus (Sc)
4 = awan Altostratus (As)

hs hs : tinggi dasar lapisan awan/ puncak awan yang terlihat dari stasiun yang ditunjukkan oleh jenis awan yang dilaporkan.
Contoh : 
14 = 420 meter
40 = 1200 meter


Jenis-Jenis Awan

Cumulonimbus (Cb)

Cumulonimbus (Cb) berbentuk gundukan besar, ganas dan menjulang lebih besar dibandingkan dengan Cumulus, tetapi pada bagian bawahnya lebih kecil dibandingkan dengan di atasnya. Dasarnya berwarna abu-abu sampai kehitam-hitaman. Puncaknya ada yang berserabut tampak seperti jambul, ada pula yang berbentuk landasan tempa. Dari dasar puncaknya dapat mencapai 15 km atau ketinggian tropopause.

Gambar 3. Awan Cumulonimbus

Dari awan Cumulonimbus dapat terjadi batu es,guntur, kilat dan hujan karenanya sering disebut awan guntur. Cumulonimbus dapat menimbulkan hujan deras dan kadang disertai angin kencang tetapi dalam waktu pendek sekitar 30 menit. Satu-satunya awan yang dapat menghasilkan energi listrik di dalam awan ini.

Cumulus (Cu)
Berbentuk gundukan yang menjulang ke atas; puncaknya bergumpal seperti kol bunga dan warnanya putih. Bagian dasarnya rata dan warnanya agak kehitaman lebih gelap dibandingkan dengan warna bagian lainnya. Cumulus dapat hidup di mana-mana dan sering terlihat pada waktu udara cerah. Cumulus dapat menimbulkan hujan. Awan Cumulus (Cu) tumbuh vertikal.

Awan ini terbagi atas :

• Cumulus Humilis (CL=1), Cumulus kecil-kecil ukuran tinggi pendek daripada lebar dasarnya.
• Cumulus Mediocris (CL=2), ukuran tinggi sedang tingginya lebih panjang dari lebar dasarnya. Puncaknya berbentuk tonjolan kecil.
• Cumulus Congestus (CL=2), awan Cumulus yang mengalami perkembangan vertikal ke atas jelas dan tinggi dengan puncaknya berbentuk bunga kol.

Gambar 4. Awan Cumulus

Stratocumulus (Sc)

Awan stratocumulus adalah awan rendah berbentuk lembaran-lembaran berwarna abu-abu atau keputih-putihan atau campuran keduanya. Terdiri dari massa awan yang bulat, gumpalannya nampak mengumpul/terpisah, dan elemen-elemennya tersusun secara teratur. Awan yang tebal, luas, dan bergumpal-gumpal. Biasanya berbentuk kubah kecil.

Gambar 5. Awan Stratocumulus

Stratus (St)

Stratus berbentuk pipih datar atau terbentang melintang dekat permukaan bumi; warnanya abu-bau sampai kecoklatan. Stratus sering terlihat di pegunungan pada pagi atau sore hari. Kadang-kadang stratus terbentuk dari kabut yang terangkat pada waktu ada sinaran matahari. Umumnya tak menimbulkan hujan.

Gambar 6. Awan stratus

Tabel 4. Jenis-jenis awan rendah



Altocumulus (Ac)

Altocumulus memiliki dasar awan yang lebih tinggi daripada stratocumulus (Sc). Awan Ac terlihat berserakan merata bergumpal-gumpal berwarna putih dan hitam. Jika ketebalannya cukup, awan Ac dapat menghasilkan hujan.

Gambar 7. Awan Altocumulus

Altostratus (As)

Awan altostratus adalah awan menengah yang merata dan dapat berupa lapisan-lapisan yang tebal. Pada musim hujan awan As dapat menyebabkan hujan merata, ringan sampai sedang dan berlangsung terus-menerus. Awan ini dapat menghasilkan presipitasi ringan dan virga (hujan yang tak sampai ke tanah). Altostratus dapat terjadi dari awan Nimbostratus yang menipis atau Cirrostratus yang menipis kemudian  merendah sampai lapisan awan menengah. Altostratus merata akibat adanya gerak udara vertikal yang naik perlahan-lahan sampai lapisan menengah. 

Gambar 8. Awan Altostratus

Tabel 5. Jenis-jenis awan menengah

Cirrus (Ci)
Cirrus letaknya paling tinggi di antara letak awan lain. Cirrus berwarna putih, bentuknya ada yang  garis lurus dan seperti kail. Biasanya tampak pada waktu langit cerah Awan tinggi dengan ciri-ciri tipis, berserat seperti bulu burung. Pada awan ini terdapat kristal es.

Gambar 9. Awan Cirrus

Cirrocumulus (Cc)
Awan Cirrocumulus adalah awan tinggi yang bentuknya mirip dengan Stratocumulus dan Altocumulus namun bulat-bulatannya lebih kecil.

Gambar 10. Awan Cirrocumulus

Cirrostratus (Cs)

Awan Cirrostratus adalah satu-satunya yang bisa memberi efek gelang yang dinamakan halo.Bila gelang terlihat besar berarti cuacanya cerah. Bila  gelang terlihat besar maka cuacanya cerah. Bila gelang kecil awan cirrus menjadi gelap dan menjadi Cirrostratus, pertanda akan terjadi hujan. Efek gelang terjadi karena awan ini terbentuk dari partikel-partikel es dan membelokkan sinar matahari sebesar 22 derajat.

Gambar 11. Awan Cirrostratus

Masalah Awan di dalam Al Qur'an :

Allah SWT berfirman :

Tidakkah kamu melihat bahwa Allah mengarak awan, kemudian mengumpulkan antara (bagian-bagian)nya, kemudian menjadikannya bertindih-tindih, maka kelihatanlah olehmu hujan keluar dari celah-celahnya dan Allah (juga) menurunkan (butiran-butiran) es dari langit, (yaitu) dari (gumpalan-gumpalan awan seperti) gunung-gunung, maka ditimpakan-Nya (butiran-butiran) es itu kepada siapa yang dikehendaki-Nya dan dipalingkan-Nya dari siapa yang dikehendaki-Nya. Kilauan kilat awan itu hampir-hampir menghilangkan penglihatan (Q. S. An Nur (24): 43).

Ahli meteorologi hanya baru-baru ini mengetahui rincian pembentukan awan, strukturnya dan fungsinya dengan menggunakan peralatan canggih seperti satelit, komputer, pilot balon dan peralatan lainnya, untuk mempelajari angin beserta arahnya, mengukur kelembapan dan variasinya tekanan atmosfer.

Ayat tadi telah menyebutkan awan dan hujan, berbicara tentang hujan es dan kilat. Ahli meteorologi telah menemukan tentang awan-awan hujan ini, bahwa hujan es mencapai ketinggian 25.000-30.000 kaki (4,7-5,7 km) seperti gunung-gunung seperti yang telah disampaikan ayat di atas.

PENENTUAN NILAI EVAPOTRANSPIRASI POTENSIAL DENGAN APLIKASI CROPWAT 8.0

Evapotranspirasi adalah merupakan gabungan dari penguapan air secara bebas (evaporasi) dan penguapan melalui tanaman (transpirasi) yang dapat digunakan. Evapotranspirasi potensial atau disebut juga evapotranspirasi acuan (ETo) adalah besarnya evapotranspirasi dari tanaman hipotetik (teoritis) dengan ciri ketinggian 12 cm, tahanan dedaunan yang telah ditetapkan 70 detik/m dan albedo (pantulan radiasi) 0.23, mirip dengan evapotranspirasi pada tanaman rumput hijau luas dengan ketinggian yang seragam, tumbuh subur, menutup tanah dengan sepenuhnya dan tak kekurangan air. ETo diantaranya dapat dihitung dengan data meteorologi.

Perhitungan evapotranspirasi potensial (ETo) dapat dilakukan dengan menggunakan aplikasi "CROPWAT 8.0". CROPWAT 8.0 adalah program berbasis windows di versi DOS sebelumnya. Selain itu user interface sepenuhnya didesain ulang, CROPWAT 8.0 untuk windows termasuk dalam fitur baru dan diperbaharui, dikembangkan dengan menggunakan Visual Delphi 4.0 dan berjalan dengan flatform Windows.

Program yang dipakai melalui perintah DOS untuk menghitung evapotranspirasi Penman Monteith, kebutuhan air untuk tanaman dan kebutuhan air irigasi berdasarkan data iklim, tanah dan tanaman. CROPWAT 8.0 juga digunakan untuk menghitung jadwal pemberian air irigasi untuk macam-macam kondisi pengelolaan dan suplai air untuk seluruh air untuk seluruh daerah irigasi dengan bermacam-macam pola tanam tertentu. Program CROPWAT 8.0 memungkinkan pengembangan jadwal irigasi untuk kondisi manajemen yang berbeda dan perhitungan pasokan air untuk berbagai skema pola tanam. CROPWAT 8.0 juga dapat digunakan untuk mengevaluasi praktek-praktek irigasi petani dan memprakirakan kinerja tanaman di bawah kedua kondisi tadah hujan dan hujan. Untuk perhitungan tersebut, dibutuhkan data-data iklim dan data-data lainnya, misalnya data tanaman, data pola tanam dan data tanah. Prosedur yang digunakan dalam CROPWAT 8.0 didasarkan pada dua publikasi FAO Seri Irigasi dan Drainase, yaitu No. 56 :"Evapotranspirasi Tanaman-Panduan untuk Komputasi Kebutuhan Air Tanaman " dan No. 33 :"Respon Panen terhadap Air".

Metode Penman-Monteith menurut Paper FAO No.56 adalah merupakan metode yang cukup dapat diterima yang menjelaskan evapotranspirasi secara teliti. Metode ini memerlukan input data meteorologi berupa : temperatur, kelembapan udara, radiasi matahari dan kecepatan angin.

Berikut adalah rumus evapotranspirasi metode Penman-Monteith  :

Keterangan :

ETo : Evapotranspirasi acuan(mm/hari),

Rn : Radiasi netto pada permukaan tanaman (MJ/m²/hari),

G : Kerapatan panas terus-menerus pada tanah (MJ/m²/hari),

T : Temperatur harian rata-rata pada ketinggian 2 m (^oC),

u₂ : Kecepatan angin pada ketinggian 2 m (m/s),

e_s : Tekanan uap jenuh (kPa),

e_a :  Tekanan uap aktual (kPa),

D :  Kurva kemiringan tekanan uap (kPa/^oC),

g  :  Konstanta psychrometric (kPa/^oC).

CROPWAT 8.0 digunakan ketika data lokal tak tersedia, termasuk tanaman standar dan data tanah. Ketika data lokal tersedia file-file data dapat dengan mudah diubah atau diciptakan. Ada beberapa hal yang dapat dijelaskan dengan CROPWAT 8.0 di antaranya : perhitungan evapotranspirasi acuan, pemrosesan data curah hujan, pola tanam dan data tanam.

Aplikasi CROPWAT 8.0 dapat langsung didownload melalui situs FAO dengan link berikut.

Berikut adalah contoh penggunaan aplikasi CROPWAT 8.0 clik disini.

Berikut adalah contoh penentuan nilai evapotranspitasi acuan (ETo) dengan aplikasi CROPWAT 8.0 dengan menggunakan data Stasiun Meteorologi Pertanian Khusus (SMPK) Sungai Raya dengan metode Penman Monteith (Penulis tidak menuliskan masalah sampai ke pola tanam dan data tanam karena itu bukan tupoksi kami).




Grafik data iklim di Sungai Raya yaitu : suhu minimum, suhu maksimum, kelembapan udara rata-rata, kecepatan angin,

Grafik perbandingan antara curah hujan dan evapotranspirasi di Sungai Raya :

Grafik nilai Kc tanaman padi di Sungai Raya sesuai dengan masa pertumbuhan dan perkembangan tanaman.



Besarnya kebutuhan air tanaman dinyatakan dengan rumus :

ETp = ETo x Kc

Dengan :

ETp = kebutuhan air tanaman (mm)
ETo = evapotranspirasi (mm)
Kc   = koefisien tanaman.

Besarnya Kc (koefisien tanaman) berubah-ubah sesuai dengan tahapan pertumbuhan dan perkembangannya.

Catatan : Terima Kasih kepada Yth. Ibu Masliyana & Pak Tukeri Eko Haryanto atas infonya tentang CROPWAT 8.0