3 Konsep Laju Penurunan Suhu Terhadap Ketinggian

Climate4life.info - 3 Konsep Laju Penurunan Suhu Terhadap Ketinggian

Kaitan Suhu dengan Ketinggian

Pada lapisan troposfer di mana cuaca dan iklim terjadi, secara umum suhu udara akan menurun terhadap ketinggian. 

Artinya semakin tinggi suatu tempat maka suhu udaranya akan semakin dingin. Berdasarkan rumusan fisis ini maka kita bisa menentukan suhu udara suatu tempat berdasarkan ketinggiannya.

Sesudah lapisan troposfer, pada stratosfer suhu akan kembali naik terhadap ketinggian. Ini karena adanya ozon yang menyerap panas pada lapisan atmosfer tersebut.

• Konversi satuan Suhu Udara - Celcius, Kelvin, Fahrenheit, Reamul dan Rankine secara online
• Sifat Fisis Atmosfer, Uap Air dan Laju Penurunan Suhu Udara di Atmosfer
• Mengenal Konvensi Waktu Dalam Pengamatan Cuaca dan Iklim

Selain faktor ketinggian, terdapat faktor lain yang dapat mempengaruhi suhu udara suatu tempat seperti:

• Letak lintang suatu tempat di permukaan bumi. Secara umum semakin tinggi lintang suatu tempat maka suhunya akan semakin rendah.

• Sirkulasi atmosfer di permukaan bumi, hal ini berkaitan perpindahan dari massa udara dingin dan panas di seluruh dunia. Contohnya terjadinya gelombang panas di Korea Selatan pada Juli 2018.

• Pengaruh kondisi setempat, misalnya keberadaan vegetasi. Tempat yang tertutup vegetasi suhunya akan lebih dingin dibanding tempat yang minim vegetasi

1. Near-surface lapse rate

Konsep laju penurunan suhu terhadap ketinggian yang pertama adalah Near-surface (slope) lapse rate. Merupakan laju suhu yang mengikuti ketinggian dekat permukaan bumi (elevasi) seperti pada sepanjang sisi pegunungan.

Ilustrasi penurunan suhu mengacu near-surface lapse rate
Gambar: Alamy.com

Near surface umumnya didefinisikan sebagai lapisan udara dari permukan bumi sampai ketinggian 2 meter di sepanjang sisi permukaan bumi hingga ketinggian puncaknya, misalnya di atas pegunungan.

Near-surface (slope) lapse rate menggunakan nilai normal atau environmental lapse rate yang sangat bervariatif bergantung pada radiasi, konvektif dam kondensasi [2].

Laju penurunan suhu berdasarkan near surface lapse rate umumnya menggunakan nilai 0,6 - 0,65 °C setiap kenaikan ketinggian 100 meter.

Sebagai contoh perubahan suhu terhadap elevasi tempat sepanjang permukaan bumi dapat diamati pada gambar berikut.

Ilustrasi perhitungan laju penurunan suhu pada berbagai ketinggian tempat (elevasi)

Gambar: https://letstalkscience.ca/

Pada gambar di atas dicontohkan pada suatu titik dengan tinggi 0 meter atau sejajar permukaan laut suhu udaranya adalah 30 °C.

Ketika naik pada tempat dengan ketinggian 1.000 m, suhu udaranya akan berkurang (1000/100) x  0.65 °C = 6,5 °C. 

Maka suhu pada ketinggian 1000 m adalah:

    = 30 °C - 6,5 °C

    = 23,5  °C

Demikian seterusnya.

Dalam kaitan suhu udara dan ketinggian, secara kasar kita bisa merasakan pada daerah pantai yang rendah suhunya akan lebih panas dibanding suhu udara pada suatu tempat di pegunungan yang memang elevasinya lebih tinggi. 

Contoh lainnya kita tahu bahwa  suhu udara di Jakarta lebih panas dari Bandung. Hal ini karena Bandung lebih tinggi dibanding Jakarta. 

Pada udara yang bergerak secara vertikal ke  atmosfer,  laju penurunan suhunya sama seperti konsep  Near-surface lapse rate  ini.

Dikenal dengan Environmental lapse rate atau laju penurunan suhu lingkungan. alert-info

2. Laju Adiabatik Kering

Proses adiabatis adalah proses termodinamika di mana tidak terjadi pertukaran panas antara sistem dengan lingkungannya. Dalam meteorologi proses ini terjadi pada saat suatu parsel udara bergerak naik kemudian mengalami kompresi ataupun pemuaian.

Adapun adiabatik kering adalah:

• Proses adiabatik dalam atmosfer hipotetis di mana tidak ada uap air.
• Proses adiabatik di mana tidak terjadi kondensasi uap airnya dan tidak ada air cair.

Laju adiabatik kering atau dry adiabatic lapse rate adalah laju perubahan suhu dalam suatu parsel udara kering saat bergerak naik atau turun secara vertikal di atmosfer, di mana:

• Setiap kenaikan ketinggian 100 m maka suhu udara akan turun 1 °C.
• Setiap ketinggian turun 100 m suhu udara akan naik 1 °C.

Jadi secara sederhana, saat 1 kotak berisi udara kering bergerak naik,  suhunya akan turun namun tidak ada panas yang keluar dari kotak tersebut. Yang terjadi adalah kotak udara tersebut memuai.

Sebaliknya, ketika udara tersebut di bawa kembali turun maka akan mengalami kompresi. Akibatnya suhu dalam kotak udara tersebut akan naik.

Proses pemanasan dan pendinginan inilah yang disebut proses adiabatik. Ini dapat terjadi secara bolak-balik atau reversibel.

Artikel terkait:
Mengapa setiap naik 100 m suhu udara turun 1 derajat Celcius alert-info

Di alam, saat udara mulai naik hingga ketinggian 1 km atau sampai dasar awan mulai terbentuk, dianggap mengikuti laju penurunan suhu secara adiabatik kering, seperti pada gambar di bawah ini.

Stabilitas atmosfer dikaitkan dengan laju penurunan suhu dan pembentukan awan
Gambar: https://www.ux1.eiu.edu/~jpstimac/1400/stability.html

Sesudah uap air mengembun dan awan mulai terbentuk maka laju penurunan suhu udara dalam parsel udara tersebut akan mengikuti laju adiabatik basah.

3. Laju Adiabatik Basah

Adiabatik basah artinya parsel udara yang bergerak vertikal di atmosfer berisi uap air yang menjadi penentu tingkat kelembapan parsel udaaa tersebut.

Laju penurunan suhu saat parsel udara berisi uap air tersebut naik atau turun disebut laju adiabatik basah dengan laju penurunan suhu udara akan mengikuti persamaan:

di mana:

• Rd = Tetapan gas spesifik untuk udara kering, 
• Rv = Tetapan gas spesifik untuk uap air, 
• rs = mixing ratio jenuh, 
• l = panas laten.

Dalam beberapa literatur nilai laju adiabatik basah adalah 0.5 - 0.6 °C setiap perubahan ketinggian 100 meter. Artinya saat parsel udara yang bergerak naik vertikal dan mengandung uap air maka:

• Setiap kenaikan ketinggian 100 m maka suhu udara akan turun 0.5 - 0.6 °C.
• Setiap ketinggian turun 100 m suhu udara akan naik 0.5 - 0.6 °C.

Saat parsel udara yang jenuh dengan uap air bergerak naik, ia akan memuai dan suhu udaranya turun. Terjadilah proses kondensasi yang akan melepaskan panas laten sebagai pengimbang penurunan suhu parsel udara tersebut.

• Kaitan panas laten:  Udara gerah pertanda hujan, benarkah?

Udara bergerak naik kemudian suhunya  turun dan terjadi kondensasi merupakan proses irreversibel atau proses yang tidak dapat dibalik.

Laju penurunan suhu lingkungan (environmental lapse rate) dengan laju penurunan suhu secara adiabatik kering dan adiabatik akan menentukan stabilitas atmosfer berkaitan dengan proses pembentukan awan.

• Stabilitas Atmosfer, Penentu Ketebalan Awan
• Mengapa Bentuk Awan Berbeda-beda?

Demikian ulasan 3 konsep laju penurunan suhu terhadap ketinggiannya.

Semoga bermanfaat.

Referensi

Sumber acuan dalam artikel 3 konsep laju penurunan suhu terhadap ketinggian ini adalah:

1. Temperature Lapse Rates in Glacierized Basins: https://link.springer.com/referenceworkentry /10.1007%2F978-90-481-2642-2_632
2. https://www.britannica.com/science/lapse-rate
3. https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/adiabatic-process

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan dan digunakan untuk operasional blog ini.

Jika menurut anda artikel ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?