Peran Kelembaban Tanah dalam Dinamika Cuaca, Iklim, dan Ekosistem

Kelembapan tanah dan kaitan timbal balik dengan kondisi atmsofer yang berperan pada pola iklim berupa kekeringan
Gambar: https://www.nature.com/

Kelembaban tanah memiliki peran sentral dalam ekosistem dan siklus hidrologi global, memainkan peran utama dalam distribusi air, energi, dan pertumbuhan tanaman.

Artikel ini akan menggali lebih dalam tentang bagaimana kelembaban tanah berinteraksi dengan atmosfer, memengaruhi pertukaran energi, dan pada gilirannya, membentuk kondisi cuaca dan iklim yang kita alami.

alert-success

Pengertian Kelembapan Tanah

Kandungan kelembapan tanah mencerminkan jumlah air yang terdapat dalam tanah, sering kali diukur dalam mm kedalaman air pada kedalaman satu meter tanah. Sebagai contoh, jika pada kedalaman satu meter terdapat 150 mm air, maka kadar air tanahnya adalah 150 mm/m.

Ilustrasi kelembapan tanah

Selain itu, kandungan kelembapan tanah dapat juga diungkapkan dalam persentase volume. 

Menggunakan contoh sebelumnya, 1 m³ tanah dengan kedalaman 1 m dan luas permukaan 1 m² mengandung 0,150 m³ air (kedalaman 150 mm = 0,150 m dan luas permukaan 1 m²). 

Sehingga, kadar air tanah dapat dihitung sebagai persentase volume:

= (0,150 m³/ 1 m³) x 100% 

= 15 %

Dengan demikian, kadar air 100 mm/m setara dengan kadar air 10 persen volume.

Penting dicatat bahwa jumlah air yang tersimpan dalam tanah bersifat dinamis dan dapat bervariasi seiring waktu.

Peran Kelembaban Tanah dalam Sistem Ekologis

Kelembaban tanah bukan hanya sumber air untuk pertanian dan tumbuhan alami, tetapi juga mengontrol pertukaran energi di permukaan melalui pertukaran panas sensibel dan laten dengan atmosfer. 

Kelembaban tanah di dekat permukaan juga mengendalikan distribusi energi di permukaan melalui pertukaran panas sensibel dan laten dengan atmosfer, menghubungkan keseimbangan air dan energi melalui kondisi kelembapan dan suhu tanah. 

Permukaan yang lebih basah cenderung lebih dingin karena lebih banyak energi digunakan untuk evapotranspirasi dibanding untuk memanaskan permukaan. 

Dampak Kelembaban Tanah pada Curah Hujan-Limpasan dan Ekosistem

Dalam konteks skala daerah aliran sungai, kelembaban tanah menjadi kontrol utama terhadap respon curah hujan-limpasan. Ekologisnya, kelembaban tanah memainkan peran vital sebagai sumber daya ekosistem yang menyediakan air bagi tanaman.

Kelembaban tanah memainkan peran penting dalam pembentukan awan dan distribusi curah hujan. Sebagai sumber air yang menguap ke atmosfer, kelembaban tanah mempengaruhi pola awan dan potensi curah hujan. Defisit kelembaban tanah dapat menyebabkan kondisi kekeringan, sementara kelembaban tanah yang mencukupi mendukung pertumbuhan tumbuhan dan menjaga keseimbangan ekosistem.

Dalam konteks perubahan iklim global, perkembangan terkini menunjukkan peningkatan kelembaban tanah pada kedalaman tertentu, meskipun suhu permukaan juga meningkat. Tren peningkatan curah hujan mampu menyeimbangkan peningkatan penguapan, membentuk dinamika baru dalam sistem iklim.

Kandungan Air Tanah dan Saturasi

Saturasi tanah terjadi selama hujan atau irigasi, di mana pori-pori tanah terisi air sepenuhnya. Tanah jenuh tidak menyisakan udara, yang dapat berdampak negatif pada tanaman.

Setelah hujan berhenti, proses drainase menggantikan air dengan udara. Tanah pada kapasitas lapangan dianggap ideal untuk pertumbuhan tanaman.

Ilustrasi kejenuhan tanah, kapasitas lapang dan titik layu permanen
Gambar: https://cropintel.ca/ agronomy-insights?i=15

Titik Layu Tetap dan Kandungan Air yang Tersedia

Ketika tanah mencapai titik layu tetap, tanaman tidak dapat mengekstrak air yang tersisa, dan tanah dianggap kering. Kandungan air tanah yang sebenarnya tersedia untuk tanaman dihitung sebagai selisih antara kapasitas lapangan dan titik layu tetap.

Variabilitas Kandungan Air yang Tersedia

Kandungan air tanah yang tersedia bervariasi berdasarkan tekstur dan struktur tanah. Pasir memiliki kandungan air yang tersedia lebih rendah daripada tanah liat. 

Kandungan air yang tersedia dapat menjadi karakteristik kelembaban tanah yang konstan untuk suatu tanah tertentu namun dapat bervariasi antar jenis tanah.

Dengan demikian, kelembaban tanah menjadi faktor penting dalam ekosistem, siklus hidrologi, dan pertumbuhan tanaman.

Pemahaman mendalam tentang kelembaban tanah menjadi kunci dalam menghadapi tantangan perubahan iklim dan menjaga keseimbangan ekosistem di berbagai lingkungan.

Pengukuran Kelembaban Tanah

Metode pengukuran kelembaban tanah melibatkan berbagai teknik, mulai dari gravimetri sederhana hingga instrumen elektronik kompleks. Meskipun demikian, skema parameterisasi dalam prakiraan cuaca dan model iklim umumnya kesulitan menangkap variasi kelembaban tanah yang sesuai dengan observasi.

Ada beberapa metode yang digunakan untuk mengukur kelembaban tanah, dan pilihan metode ini tergantung pada kebutuhan aplikasi, tingkat akurasi yang diinginkan, dan kondisi lingkungan.

Berikut adalah beberapa metode umum untuk mengukur kelembaban tanah.

1. Metode Tensiometer

Prinsip Kerja

Tensiometer mengukur tegangan air di dalam tanah, yaitu seberapa keras tanaman harus "bekerja" untuk menarik air dari tanah.

Kelebihan

Sederhana, biaya relatif rendah, dan cocok untuk aplikasi pertanian.

Keterbatasan

Terbatas pada tanah dengan tekanan air yang rendah.

2. Metode Kapasitansi Elektrik Tanah (EC)

Prinsip Kerja

Mengukur kapasitansi atau kemampuan tanah untuk menyimpan muatan listrik. 

Kelebihan

Bisa digunakan untuk berbagai jenis tanah dan cocok untuk pemantauan jangka panjang.

Keterbatasan

Dipengaruhi oleh faktor-faktor lain seperti salinitas tanah.

3. Metode TDR (Time Domain Reflectometry)

Prinsip Kerja

Mengukur waktu yang dibutuhkan oleh sinyal elektromagnetik untuk mencapai sensor di dalam tanah dan kembali.

Kelebihan

Akurat, dapat digunakan di berbagai jenis tanah, dan memiliki resolusi yang baik.

Keterbatasan

Biaya sensor dan peralatan yang cenderung tinggi.

4. Metode Gravimetri

Prinsip Kerja

Mengukur berat suatu sampel tanah sebelum dan setelah dikeringkan untuk menghitung persentase kelembaban.

Kelebihan

Sederhana, dan sering digunakan untuk kalibrasi metode lain.

Keterbatasan

Diperlukan waktu dan tenaga untuk pengukuran.

5. Metode Neutron Moisture Meter

Prinsip Kerja

Mengukur jumlah neutron yang dihamburkan oleh atom hidrogen dalam air tanah.

Kelebihan

Cocok untuk pengukuran non-invasif dan dapat mencapai kedalaman yang lebih dalam.

Keterbatasan

Peralatan memerlukan keamanan nuklir yang ketat.

6. Metode Kapasitansi Dielektrik

Prinsip Kerja

Mengukur perubahan kapasitansi dielektrik tanah akibat keberadaan air.

Kelebihan

Akurat dan dapat digunakan untuk memonitor zona akar tanaman.

Keterbatasan

Sensitif terhadap faktor-faktor lingkungan dan kondisi tanah.

7. Metode Infrared Thermometry

Prinsip Kerja

Mengukur suhu permukaan tanah untuk mendeteksi perubahan suhu akibat penguapan air.

Kelebihan

Non-kontak dan dapat mengukur distribusi suhu secara luas.

Keterbatasan

Dapat dipengaruhi oleh faktor-faktor cuaca dan kondisi lingkungan.

Pemilihan metode pengukuran kelembaban tanah harus mempertimbangkan karakteristik tanah, kedalaman pengukuran yang diinginkan, dan kebutuhan aplikasi spesifik.

Kombinasi beberapa metode sering digunakan untuk memberikan pemahaman yang lebih lengkap tentang kondisi kelembaban tanah di suatu area.

Referensi:

1. https://www.fao.org/3/r4082e/r4082e03.htm
2. Robock, A. (Editor). (2003). "Hydrology | Soil Moisture." In Encyclopedia of Atmospheric Sciences, edited by James R. Holton
3. https://acsess.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.2136/vzj2007.0143

Dukung Kami

Climate4life.info mendapat sedikit keuntungan dari penayangan iklan yang ada dan digunakan untuk operasional blog ini.
Jika menurut anda artikel pada blog ini bermanfaat, maukah mentraktir kami secangkir kopi melalu "trakteer id"?