Proses Radiasi dalam Sistem Iklim

Buka gambar fitur

Perubahan Iklim: Sebuah Catatan Untuk Ahli Cuaca dan Iklim

Daftar Isi

1. Memahami Sistem Iklim

2. Variabilitas Temporal Alamiah dalam Sistem Iklim

3. Dampak Manusia Pada Sistem Iklim

4. Pemodelan Perubahan Iklim

5. Prediksi Iklim

6. Pengamatan Untuk Pemantauan Iklim Jangka Panjang

7. Pemodelan, Deteksi, dan Atribusi Perubahan Iklim Baru dan Masa Depan

8. Dampak Potensial Perubahan Iklim

Referensi:

Diterjemahkan dan dikembangkan dari: WMO, 2002: Introduction to Climate Change: Lecture Notes for Meteorologist

Chapter 1. Memahami Sistem Iklim

1.3 Proses Radiasi

1.3.1 Pengantar

Transfer energi gelombang elektromagnetik (radiasi) mencakup hampir seluruh transfer energi dari matahari dan merupakan sumber utama energi bagi atmosfer dan seluruh sistem iklim.

Transfer seperti ini juga merupakan satu-satunya cara di mana sejumlah besar energi dapat meninggalkan sistem iklim. Energi dari sistem iklim global hampir seimbang dengan transfer radiasi masuk dan keluar.

Perubahan pada satu komponen akan menghasilkan keadaan seimbang yang berbeda. Dampak utama manusia pada keseimbangan energi adalah mengubah properti radiatif atmosfer terhadap dua aliran energi ini.

Efek ini jauh melampaui sumber energi dan efek penyerapan antropogenik lainnya seperti pemanasan akibat proses pembakaran dan nuklir. 

Memahami dampak perubahan lingkungan manusia pada proses transfer radiasi di atmosfer dan pada permukaan Bumi sangat penting untuk memahami perubahan iklim. Karena peran sentral radiasi dalam perubahan iklim, tinjauan singkat prinsip radiasi yang relevan diberikan di sini, meskipun diasumsikan bahwa mahasiswa sudah memiliki pemahaman dasar tentang radiasi.

Prinsip-prinsip radiasi mencakup produksi (emisi) energi radiasi dari energi internal (panas) zat materi dan transformasi radiasi menjadi energi internal zat materi (absorpsi). Prinsip-prinsip radiasi ini juga mengatur sejumlah proses yang mengubah sifat radiasi, tetapi tidak mengonversi energinya menjadi energi internal materi: pantulan, refraksi, difraksi, dan penyebaran.

Produksi (emisi) energi radiasi bergantung pada energi internal (suhu) serta properti lain dari zat materi yang memancarkannya. Penghancuran (absorpsi) radiasi bergantung pada jumlah energi radiasi insiden dan properti zat materi yang menyerap kecuali suhunya.

Properti radiasi bergantung pada panjang gelombangnya. Radiasi dapat ada dalam berbagai panjang gelombang yang kontinu disebut sebagai spektrum radiasi.

Ada dua bentuk utama radiasi yang relevan dengan properti keseimbangan energi sistem iklim.

Pertama adalah bentuk 'solar' atau 'short-wave' yang dominan dalam radiasi matahari. Ini terutama berada dalam rentang panjang gelombang 0,2 hingga 4,0 mikron (satu juta bagian dari meter) yang mencakup bagian terlihat dari spektrum.

Radiasi short-wave ini memberikan sumber energi untuk sistem iklim karena diserap di atmosfer, awan, lautan, permukaan tanah, dan oleh materi hidup.

Bentuk kedua adalah tipe 'terestrial' atau 'long-wave' yang dominan dalam radiasi yang dipancarkan oleh materi dalam sistem iklim. Rentang panjang gelombang utama untuk bentuk ini adalah 4 hingga 60 mikron yang sepenuhnya berada dalam bagian inframerah tak terlihat dari spektrum.

Terkadang, bentuk radiasi matahari dan terestrial masing-masing disebut 'terlihat' dan 'tak terlihat'.

Kurva radiasi gelombang pendek dan gelombang panjang dan konsep benda hitam berdasarkan suhunya
Gambar: https://brian-rose.github.io/ClimateLaboratoryBook/courseware/radiation.html

Perbedaan keseluruhan dalam panjang gelombang dominan disebabkan oleh perbedaan suhu sumber emisi radiasi, sekitar 6000 K untuk matahari dan dalam rentang 190-330 K untuk komponen sistem iklim yang memancarkan radiasi terestrial.

Istilah 'short-wave' dan 'long-wave' merujuk pada panjang gelombang bentuk radiasi ini satu sama lain dan seharusnya tidak disalahartikan dengan terminologi yang sama yang digunakan untuk menggambarkan panjang gelombang radiasi yang digunakan untuk komunikasi (radio dan televisi).

Peran relatif dari dua bentuk utama radiasi dalam keseimbangan energi menjadi rumit karena komponen sistem iklim menyerap, serta memancarkan, radiasi inframerah panjang gelombang. Ini menghasilkan deskripsi yang sangat kompleks dari proses transfer energi radiasi inframerah panjang gelombang (persamaan Schwarzchild) yang sulit untuk dipecahkan dalam situasi atmosfer.

Variasi efek radiasi skala besar dalam sistem iklim paling mencolok dengan tinggi dan lintang. Variasi horizontal dalam transfer radiasi memang ada dalam skala kecil seperti yang ditunjukkan oleh perbedaan pemanasan matahari di permukaan Bumi di dua sisi bukit, satu menghadap matahari dan yang lainnya menghadap menjauhi matahari.

Untuk aplikasi umum pada sistem iklim, hanya komponen vertikal radiasi yang dipertimbangkan. Besarnya transfer energi dibahas dengan referensi pada energi yang melintasi permukaan horizontal.

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"?