Pages

Jangan lupa Kritik dan Saran

Selasa, 22 Februari 2011

Sirkulasi Gobal




Sel Hadley
Sel Hadley adalah jenis sirkulasi yang mendominasi atmosfer di sekitar daerah tropis, dengan massa udara naikdi ekuator, bergerak 10-15 km di atas permukaan mendekati kutub, kemudian turun di daerah subtropis, dan menuju ekuator ketika berada di dekat permukaan. 

Sirkulasi ini berhubungan erat dengan angin pasat, tropical rainbelts, pembentukan padang pasir, dan jet streams. Mekanisme Sumber energi utama pada sirkulasi atmosfer adalah radiasi matahari, dengan radiasi terbanyak di dekat 
ekuator dan yang paling sedikit di daerah kutub. Sirkulasi ini membawa energi radiasi mengarah ke kutub, sehingga akan menurunkan gradient temperatur antara ekuator dan kutub.

Mekanisme ini yang menjelaskan perbedaan antara daerah lintang tropis dan lintang tinggi:

  • Dengan asumsi bumi tidak bergerak, radiasi terbesar matahari selalu berada   di khatulistiwa dengan bentuk permukaan bumi adalah seragam, sel Hadley akan berbentuk seperti ini: sel hadley 


  • Kemudian karena bumi bergerak, muncul gaya coriolis. Akibatnya terjadi 3 buah sel (sel hadley, sel ferrel, dan sel kutub).
  • Sekarang tambahkan semua unsur di alam nyata. Posisi matahari bergerak dalam kisaran lintang 23,5° utara dan selatan, perbedaan kontur bumi, dan angin musim (monsuun).

Antara lintang 30°N dan 30°S, transfer energi diselesaikan dengan sirkulasi yang relatif lebih sederhana, dengan massa yang naik di ekuator, bergerak ke arah kutub di lapisan tropopause, kemudian turun di subtropis, dan menuju ekuator di daerah permukaan. Berbeda di lintang tinggi, transfer energi didapatdari aktivitas siklon dan antisiklon yang menyebabkan pergerakan udara hangat ke arah kutub dan massa udara dingin kearah ekuator dalam lapisan yang sama.


Pergerakan sel yang terbalik ini lebih dikenal sebagai sel Hadley. Mendekati tropopause, ketika udara bergerak ke arah kutub dalam selHadley dibelokkan ke arah barat oleh gaya coriolis, yang menyebabkan pergerakan udara ke arah kanan di BBU, dan ke sebelah kiri di BBS, membentuk subtropical jetsream yang bergerak dari arah barat ke timur





kecepatan angin vertikal musiman

Pada gambar di atas menunjukkan perpotongan meridional terhadap kecepatan vertikal, dimana kecepatan vertikal sama dengan kecepatan angin horizontal pada kondisi atmosfer rata-rata, seperti pada waktu Desember- Januari(DJF) dan Juni ± Agustus(JJA). gambar tersebut menjelaskan perbedaan kekuatan angin vertikal di atmosfer pada bulan-bulan yang telah dijelaskan tadi.

Pada kondisi rata-rata tahunan, karakteristik angin vertikal kuat yang merupakan produk dan pengaruh angin pasat terjadi pada 10°S dan 10°N. kenaikan angin yang kuat terjadi pada 5°N. sedangkan angin turun mendominasi pada posisi 15° dan 40° di tiap belahan ekuator yang berhubungan dengan turunnya dari pergerakan sel Hadley. Kemudian, ketika terjadi musim panas di BBS (DJF), angin naik terkuat terjadi pada posisi 10°dan 20°S. kecepatan vertikal maksimum terjadi pada 15°S. posisi kecepatan vertikal maksimum ini merepresentasikan posisi rata-rata ITCZ pada bulan-bulan ini. Sedangkan subsidensi kuat di BBU terjadi pada 10° dan 20°N Pada musim panas di BBU (JJA), angin turun terkuat terjadi pada lintang 10° sampai 15°S, sedangkan kecepatan maksimum angin vertikal terjadi di lintang 5°N.





Pada kondisi rata-rata tahunan, di µbagian kutub 5°N dan selatan ekuator, angin permukaan datang dari arah yang berlawanan. Kemudian, angin utara berada di 22°N dan 5°N, kemudian bagian selatan 5°N dan 25°S adalah angin selatan dan mengalir ke arah utara. Yang disebut dengan aliran pasat tenggara di BBS, secara geografis, pasat tenggara mendominasi dan mengatur kondisi rata-rata tahunan untuk mendorong ekuator ke arah BBU, yang menjelaskan terjadinya asimetri pada bagian bawah sel Hadley. Kecepatan bawah sel Hadley menurun searah ekuator, penurunan ini penyebab terjadinya konvergensi pada angin pasat. Sedangkan pada pergerakan angin meridional, menunjukkan adanya perbedaan musim.


pada DJF aliran permukaan didominasi pasat barat daya mendorong ke BBS. Angin permukaan turun di ekuator pada 10°N. di permukaan 10°S, sirkulasi meridional di BBS melemah. Untuk bentuk geografis sirkulasi aliran meridional pada JJA, terbalik dengan sirkulasi di atas. Transfer energi Hadley Yang dibawa pada sirkulasi Hadley adalah massa udara dan kelembapan. Transfer itu penting untuk mengatur keseimbangan energi global. Bentuk energi lain yang ditransfer dalam sirkulasi Hadley adalah energi kinetis dan momentum angular. Momentum angular diekspor dari lintang rendah oleh sirkulasi Hadley. Angjn di bagian bawah sirkulasi Hadley bertiup dari timur ke barat. Momentum tadi bergerak berlawanan dengan rotasi bumi sehingga menimbulkan gaya friksi, yang menghasilkan torsi negatif. Jika torsi berada pada arah positif, maka momentum angular akan meningkat. 


Jadi daerah lintang rendah akan berperan sebagai sumber momentum angular positif, maka pergerakan di lintang rendah akan jauh lebih cepat. Untuk membuang momentum angular yang berlebihan, maka terjadi transfer menuju atmosfer rendah, yang selanjutnya akan diteruskan ke bagian atas dari sirkulasi Hadley dimana terdapat momentum angular negatif. Energi kinetis merupakan pergerakan massa udara, dapat dibagi dalam zonal mean, pusaran transien, dan pusaran stasioner, sirkulasi Hadley merupakan sirkulasi meridional sehingga zonal mean






tidak akan mempengaruhi secara khusus. Sedangkan dua jenis pergerakan lainnya berpengaruh pada lintang rendah. 


Pusaran transient (transient eddy), energi yang diproduksi oleh gerakan udara ketika terjadingangguan seperti siklon tropis, pusaran ini penting karena mereka mempengaruhi gerakan siklon tropis di arah barat dan terhadap ketinggian tertentu, terutama ketika musim panas, transfer energi pada pusaran transient, diekspor dari lintang rendah ke lintang tinggi. Pusaran stasioner, gerakan fenomena semi permanen di atmosfer seperti sel Hadley. Pada musim dingin, sirkulasi Hadley menjadi intens, energi kinetis di komponen stasioner dikumpulkan. Energi diekspos menuju lintang tinggi oleh bagian atas di sirkulasi Hadley. Fenomena yang ditimbulkan oleh sel Hadley, Zona tekanan rendah dan konvergensi (ITCZ) Pada pusat sirkulasi tropis antara dua sel Hadley terdapat sabuk yang terdiri dari daerah bertekanan relatif rendah. Memiliki arah aliran ke atas dan konveksi massa udara yang biasa disebut ITCZ. ITCZ berhubungan erat dengan komponen-komponen iklim, wilayah tekanan rendah, temperatur permukaan maksimum, per-awanan dan curah hujan, pertemuan dan konvergensi angin pasat.

Zona tekanan rendah dan temperature maksimum permukaan mengikuti siklus matahari. Diantara wilayah bertekanan rendah, terjadi pencampuran uap air karena kecepatan angin yang rendah, sehingga panas yang didapat karena insolasi akan tetap berada di dekat permukaan yang akan menjaga temperature permukaan laut tetap hangat, hal ini akan membentuk atmosfer bertekanan rendah (aktivitas konveksi) Aspek penting dari ITCZ adalah per-awanan dan curah hujan, yang disebabkan oleh konvergensi. Konvergensi terjadi ketika angin melambat atau berubah arah. Kemudian massa angin akan berkumpul dan naik. Proses ini dibantu oleh wilayah berpermukaan hangat, memproduksi konveksi skala besar yang mentrasfer uap air ke atmosfer, dan kemudian terjadi kondensasi dan akan membentuk awan/ hujan. Di sebelah timur samudera Atlantik dan Pasifik pada musim panas di BBU, konvergensi zona maksimum dan awan ±awan yang berada di sebelah selatan zona pertemuan, dimana angin pasat dari BBS dan BBU bertemu. 


Di sini terjadi perlambatan dan konvergensi hasil dari aliran massa udara yang menuju ekuator melalui tenggara berubah arah ke angin barat daya karena gaya coriolis. Di bagian barat atlantik, perlambatan dan konvergensi pada aliran tenggaradisebabkan oleh berkurangnya gradient tekanan arah ekuator, dimana zona pembagian wilayah pertemuan dan konvergensi menjadi lebih dangkal. Meskipun sering diasumsikan bahwa ITCZ menyebar secara uniform, ITCZ di bagian bumi terbagi dalam zona berbeda yang memiliki karakteristik sesuai wilayahnya masing-masing, seperti perubahan sirkuasi atmosfer, tipe permukaan, dan kondisi laut. 


Dalam intensitas dan aktivitas konvektif, ITCZ paling kuat terjadi di musm panas dan musim gugur BBU. Aktivitas terlemah pada saat terjadi equinoks. Secara global, aktivitas konvektif terbatasi di sekitar dan bagian selatan ekuator. Ini disebabkan oleh temperatur permukaan laut yang dingin di wilayah equatorial karena adanya upwelling uap air di permukaan laut dan pengaruh aliran dingin arus utara Humbolt & Benguela di BBS pada bagian timur samudra pasifik dan atlantik. ySubtropical highs Antara 20° sampai 40° atas permukaan rata-rata didominasi oleh area tekanan tinggi yang direferensikan sebagai subtropical highs. Secara karakteristik elips dan berorientasi timur-barat mendominasi tekanan permukaan terhadap dasar permukaan laut sepanjang tahun.


subtropical highs penting terhadap bagian sirkulasi tropis di lintang rendah karena (sirkulasi tropis) itu yang mendominasi iklim di area yang lebih besar di subtropics dan juga sebagai sumber angin pasat. Karena sebagian besar uap air yang diperoleh dari kondensasi dan hujan di bagian atas sirkulasi menghilang, yang turun adalah massa udara kering. Kelembapan relatif rendah yang diproduksi, ketika udara secara adiabatik dihangatkan karena kompresi yang turun disebabkan oleh tekanan yang semakin tinggi. Daerah subtrops relative bebas dari aktivitas konveksi, atau badai petir yang merupakan fenomena biasa di daerah sabuk ekuatorial untuk pergerakan kenaikan massa. Banyak daerah padang pasir terletak di lintang subtropical ini yAngin pasat (trade winds).


Diantara subtropical highs dan ITCZ di sirkulasi low level di laut bagian BBU dan BBS, didominasi oleh angin kuat dan terus menerus dari timur yang disebut sebagai angin pasat. Angin pasat penting karena mereka menutupi hampir sebagian permukaan bumi meluas 20° di bagian musim panas bumi sampai timur 30° di musim dingin. Karakteristik angin ini adalah stabil. Angin pasat berasal dari system antisiklon subtropics pada wilayah barat cekungan samudera atlantik, hindia dan pasifik. Dari bagian timur sistem antisiklon, angin pasat mengalir menuju ekuatorial dimana angin pasat tadi akan bertemu dengan angin pasat dari belahan bumi lain. Selama perjalanannya menuju ekuator, terjadi perubahan termodinamis. Angin tadi berasal dari sumber yang berbeda(divergen), tetapi setelah mencapai ekuator, mereka menjadi konvergen ketika gradient tekanan menurun yang menyebabkan alirannya melambat.

Konvergensi pada aliran pasat membuat massa udara naik. Konvergensi yang berhubungan dengan hasil pertemuan angin pasat dari belahan bumi utara dan selatan, memproduksi karakteristik pergerakan kenaikan massa yang kuat di seluruh area ITCZ. Karena aliran pasat terjadi secara luas di wilayah laut, maka akan menyebabkan transfer panas dan kelembapan dalam jumlah besar. Ekspansi sel Hadley Terdapat beberapa bukti bahwa meluasnya sel Hadley berhubungan dengan global warming. Mayoritas daerah terkering dan gersang di bumi berlokasi di area bawah sirkulasi turun Hadley, dimana wilayah tersebut berada di sekitar lintang 30°. Dari model klimatologi yang lebih disempurnakan ditunjukkan bahwa meluasnyasel Hadley berbanding lurus dengan peningkatan temperature global (kemungkinan meluas 2° sampai abad 21). 


Fenomena ini dapat menyebabkan perubahan besar dalam presitipasi di lintang yang berlokasi di tepi sel, para ilmuwan memprediksi bahwa dengan keadaan tetap, global warming akan membawa dampak drastis terhadap ekosistem di daerah tropis dan padang pasir akan meluas dan lebih gersang.Pada area di sekitar lintang 30°, akan menjadi lebih gersang, sehingga daerah tersebut akan semakin jarang terkena hujan dariapada biasanya, yang akan menyebabkan permasalahan khusus terhadap suplai makanan dan habitat.
Meluasnya sel Hadley adalah indikator jelas adanya global warming, karena dapat mempengaruhi temperature rata-rata bumi secara drastis. Ekspansi daerah (poleward) pada sel Hadley dapat membuat efek dramatis seperti Barat daya amerika utara, mediteranian, bagian selatan amerika selatan, asia selatan, Australia.

Sirkulasi Hadley




Menurut Hadley (1735), sirkulasi atmosfer mcridional terdiri atas satu sel, yaitu udara naik di ekuator dan turun di daerah kutub. Mcnurut Maury (1855). sirkulasi atmosfcr meridional tcrdiri atas dua sel, yaitu satu sel pada dacrahantara ekuator dan lintang sekttar 30° Utara atau Selatan disebut sirkuiasi Hadley dan satu sel tak langsung (indirect eel) pad a lintang tinggi.

Ferrel (1856) telah mcngkaji bahwa tckanan udara normal di permukaan bumi tidak seragam, yaitu terdapat tckanan tinggi (H) di lintang sekitar 300U atau S (lintang kuda) dan tekanan rcndah terdapat di daerah ekuator dan kutub. Sirkulasi atmosfcr meridional yang diusulkan Ferrel (1856) mirip dengan teori Maury (1855), tctapi tcrdiri atas 3 sel sirkulasi, yaitu sel Hadley, scl Ferrel, dan scl Kutub. Teori baru tentang sirkulasi meridional telah Menurut Hadley (1735), sirkulasi atmosfer mcridional terdiri atas satu sel, yaitu udara naik di ekuator dan turun di daerah kutub. 

Mcnurut Maury (1855). sirkulasi atmosfcr meridional tcrdiri atas dua sel, yaitu satu sel pada dacrahantara ekuator dan lintang sekttar 30° Utara atau Selatan disebut sirkuiasi Hadley dan satu sel tak langsung (indirect eel) pad a lintang tinggi. Ferrel (1856) telah mcngkaji bahwa tckanan udara normal di permukaan bumi tidak seragam, yaitu terdapat tckanan tinggi (H) di lintang sekitar 300U atau S (lintang kuda) dan tekanan rcndah terdapat di daerah ekuator dan kutub. Sirkulasi atmosfcr meridional yang diusulkan Ferrel (1856) mirip dengan teori Maury (1855), tctapi tcrdiri atas 3 sel sirkulasi, yaitu sel Hadley, scl Ferrel, dan scl Kutub. Teori baru tentang sirkulasi meridional telah banyak d ikaji oleh beberapa ahli, misalnya, Rossby (1941), Palmcn (1954), clan la in-Iatn. Para ahli ini mengemukakan tcori sirkulasi atmosfer meridional yang mirip dcngan tcori Ferrel, yaitu terdiri atas 3 selsirkulasi.  banyak d ikaji oleh beberapa ahli, misalnya, Rossby (1941), Palmcn (1954), clan la in-Iatn. Para ahli ini mengemukakan tcori sirkulasi atmosfer meridional yang mirip dcngan tcori Ferrel, yaitu terdiri atas 3 selsirkulasi. 

Konvergensi sirkulasi Hadley (sirkulasi meridional) dari kedua belahan bumi utara dan selatan menyebabkan hujan lebat di daerah tropis. Hujan lebat ini terjadi di sepanjang pita daerah konvergensi intertropis yang bergerak ke sebelah utara dan ke sebelah sclatan ekuator mengikuti gerakan matahari. Daerah konvergensi intertropis merupakan sumber energi yang menggerakkan sirkulasi atmosfer tropis melalui panas laten kondensasi yang dilepaskan. Sebagian energi panas ini di bagian atas daerah konvergensi intertropis dibawa ke arah kutub sebagai energt potensial yang diubah menjadi energi panas terutama oleh subsidensi di sekitar lintang 30° kedua belahan bumi utara dan selatan.


Daerah konvergensi intertropis ditandai dengan adanya konveksi aktif terutama dari awan cumulus yang menjulang tinggi sampai lapisan tropopause, bahkan rnungkin dapat menembus lapisan tropopause sampai lapisan stratosfer bawah yang stabil jika arus udara ke atas (updraft) di dalam awan sangat kuat. Daerah konvergensi intertropis di sekitar ekuator merupakan pusat kisaran kecil dan gerakannya menjauhi ekuauator sehingga pengaruh gaya coriolis (gaya akibat rotasi bumi) makin besar, memungkinkan berkembangnya siklon tropis.  Daerah ekuator mempunyai gaya Coriolis mendekati nilai nol sehingga siklon tropis tidak berkembang di daerah ini.




Yang mana Sirkulasi Hadley Adalah sebuah sirkulasi yang terjadi secara meridional(sejajar bujur). Sirkulasi ini bekerja berdasarkan perbedaan sifat thermal dari lintang-lintang rendah (tropis) dan lintang tinggi (polar). Menggambarkan adanya arus naik disekitar khatulistiwa yang memiliki suhu lebih panas sepanjang tahundari pada polar. Karena suhu yang tinggi, maka Densitas udara semakin renggang, sehingga terjadi kenaikan di khatulistiwa.

Selanjutnya Udara naik ini bergerak menuju utara (polar utara) melalu lapisan troposfer atas. Selanjutnya setelah sampai di kutub, udara ini menurun menuju toposfer bawah dan bergerak ke arah selatan menuju tropis. Ini dikarenakan adanya gradien tekanan dari kutub ke equator dalam troposfer bawah dan gradien tekanan dari equator ke kutub dalam troposfer atas. 

Aliran udara pada kedua belahan ini nantinya akan bertemu di daerah konvergensi tropis yang disebut dengan ITCZ.  Akibat adanya gaya coriolli, sehingga udara yang bergerak di troposfer bawah dibelokan ke kanan di BBU dan di belokan ke kiri di BBS. Sehingga terjadilah tradewind(angin pasat) timur laut di BBU dan angin pasat tenggara di BBS. Sedangkan di atmosfer atasnya terjadi angin pasat barat laut di BBU dan angin pasat barat daya di BBS. Pada perkembangan selanjutnya, ditemukan bahwa penurunan ini terjadi di sekitar lintang 30o, ditandai dengan cuaca yang cerah, kering, dan tidak berawan.

Sirkulasi Walker




Adalah sirkulasi zonal(sejajar lintang) arah timur barat yang terjadi di pasifik timur menuju pasifik barat(dekat kepulauan Indonesia). Pada keadaan normal, sirkulasi ini ditandai dengan kenaikan udara di Pasifik Barat dekat kepulauan Indonesia dan penurunan udara yang terjadi di Pasifik Timur(Anomalinya positif(+)). Pada saat ini maka terjadi La Nina di Indonesia. Hal tersebut juga dibarengi dengan Dipole Mode (+) yang terjadi disekitar perairan samudra hindia. Dipole mode juga menyebabkan kenaikan udara di sekitar perairan Indonesia. Maka terjadilah daerah subsiden, sehingga di Indonesia mengalami tahun hujan atau basah. Begitu juga sebaliknya apabila anomali negative(-), maka terjadi penurunan di Indonesia dan kenaikan di Pasifik Timur. 


Hal tersebut juga mungkin diikuti dengan dipole mode (-), sehingga terjadi penurunan di Indonesia. Penurunan identik dengan udara kering, panas, dan stabil sehingga di Indonesia mengalami kekeringan(El Nino).


Pustaka:
Google copy paste
McGregor, Glenn. Simon Nieuwolt. 1982. Tropical Climatology, An introduction to the Climates of the Low
Latitudes, Second Edition. John Wiley & Sons:England
Tjasyono, Bayong .2004. Klimatologi Edisi ke-2. Penerbit ITB: Bandung
http://en.wikipedia.org/wikia/Hadley_Cell
http://miftahulmunir.wordpress.com/2009/04/23/sel-hadley
http://Phenomenaalam.blogspot.com


0 komentar:

Posting Komentar

KUMPULAN LINK PHENOMENA CUACA DAN IKLIM
MANUSIA DAPAT DIHANCURKAN, MANUSIA DAPAT DIMATIKAN TETAPI MANUSIA TIDAK DAPAT DIKALAHKAN SELAMA MANUSIA ITU MASIH SETIA KEPADA DIRINYA SENDIRI