ANGIN

(Oleh : Muh. Yusuf)

Angin adalah gerakan horizontal udara terhadap permukaan

bumi. Diasumsikan bahwa seluruh gerakan udara secara vertikal kecepatannya dapat diabaikan, karena relatif rendah (< 1 ms -1) akibat diredam oleh grafitasi bumi.

Kecepatan pergerakan aliran udara secara horizontal jauh lebih besar daripada pergerakan aliran udara ke atas (vertikal). Pergerakan udara secara horizontal akan mempengaruhi proses-proses cuaca, sedangkan pergerakan aliran udara ke atas akan mempengaruhi proses pembentukan awan dan hujan.

Gaya Primer yang menyebabkan terjadinya aliran udara secara horizonatal adalah “gaya gradien tekanan”, yaitu gaya yang timbul karena adanya perbedaan tekanan, yang disebabkan oleh perbedaan suhu.

Siklus Terjadinya Angin :

. Perbedaan suhu udara → perbedaan tekanan → gaya gradien tekanan →

memicu terjadinya Angin.

. Perbedaan suhu yang besar → gradien tekanan tinggi → kecepatan angin

menjadi besar atau meningkat.

Contoh: Daerah Kutub, perbedaan suhu sangat besar, sehingga

kecepatan angin bisa mencapai 300 – 500 km/jam.

. Udara di daerah yang bersuhu tinggi akan mengembang dan bergerak

ke atas, sehingga tekanannya menjadi lebih rendah daripada sekitarnya.

. Udara akan bergerak dari tekanan tinggi ke tekanan yang lebih rendah, dan

semakin tinggi perbedaan tekanan akan semakin cepat udara bergerak.

. Gaya gradien tekanan per satuan massa udara dapat dirumuskan sbb :

Gaya tekanan per satuan massa :

Fp = - 1/ρ. (dρ/dz)

dimana:

dp = perbedaan tekanan (Pa atau mb) pada jarak dz (m atau km).

ρ = kecepatan udara (1,2 kg m-3).

Tanda negatif (-) adalah arah gaya dari tekanan tinggi ke tekanan

rendah.

. Gaya-gaya sekunder yang mempengaruhi Angin :

Gaya-gaya sekunder adalah gaya-gaya yang bereaksi pada udara hanya

setelah udara mulai bergerak.

. Ada 3 gaya sekunder penting yang menyebabkan terjadinya jalur atau

lintasan pada arah udara yang berbeda-beda, yaitu :

1. Gaya Coriolis

2. Gaya Sentrifugal

3. Gaya Gesekan

1. Gaya Coriolis :

. Gaya ini timbul karena rotasi bumi, kadang disebut sebagai Gaya Semu.

Di BBU (Belahan Bumi Utara), gaya ini berpengaruh membelokkan udara

yang bergerak ke kanan dari arahnya, sedangkan di BBS dibelokkan ke

kiri.

Formulasinya :

Fc = - 2 Ω v Sin Ø = - f.v

Ω = kecepatan sudut bumi (2 π per 24 jam)

v = kecepatan angin (ms-1)

Ø = letak lintang

f = parameter Coriolis yang besarnya f = 2 Ω sin Ø

2. Gaya Sentrifugal :

. Gaya sentrifugal merupakan perwujudan dari Hukum Gerak Newton

ke tiga (aksi-reaksi).

. Gaya sentrifugal berlawanan arah dengan gaya sentripental

(kekuatan ke dua gaya tersebut sama besar).

. Gaya sentrifugal merupakan salah satu penyebab terjadinya

sirkulasi udara yang berbeda pada daerah bertekanan rendah dan

tinggi.

3. Gaya Gesekan :

. Setiap benda yang bergerak akan dipengaruhi oleh gesekan, yang

ditimbulkan oleh interaksi benda yang bergerak di atas permukaan

yang tidak merata. Bila ketinggian tempat meningkat, maka

pengaruh gesekan akan berkurang sampai mencapai nol pada

ketinggian sekitar 600 m dpl.

. Gesekan memperlambat gerakan udara, karena gaya gesekan ini

bekerja dengan arah yang berlawanan dengan arah gerak udara.

. Berkurangnya kecepatan angin karena adanya gaya gesekan,

menyebabkan gaya coriolis menjadi berkurang, sehingga udara

membelok dari jalur aslinya(10 % - 45 %).

SISTEM ANGIN DUNIA

Sistem Angin Skala Makro terjadi disebabkan oleh :

- Pola umum angin dunia

- Aliran angin di sekitar sistem tekanan yang berpindah

- Angin-angin yang ditimbulkan oleh kondisi lokal

* Sistem Angin Skala Meso, hanya terjadi pada skala lokal dan dimensinya

kecil (daerah kecil).

* Angin skala meso hanya bertahan beberapa hari dalam suatu waktu tertentu,

yang terjadi umumnya sepanjang tahun.

* Angin skala meso bersifat lokal (angin lokal) seperti angin laut, angin darat,

angin lembah, angin gunung.

POLA ANGIN UMUM (Model George Hadley) Dasar : Pemanasan yang tidak sama dalam skala besar antara kutub dan

equator.

Di BBU :

* Udara dekat permukaan akan mengalir menuju ke equator, sementara

pola angin atas akan bergerak dari equator ke kutub.

* Udara hangat dari daerah equator yang bertekanan rendah naik dan

mengalir ke arah kutub, dan udara kutub yang berat akan turun dan

mengalir di permukaan menuju ke equator.

H

L

H

Udara hangat

Kutub utara

Udara dingin

Angin lapisan atas

Angin lapisan bawah

equator

Kutub Selatan

Model Sirkulasi

Satu Sel Hadley

BBU :

- Aliran angin di bagian atas atmosfer (antara equator dan 30º LU) di belokkan

ke kanan oleh gaya Coriolis, yang menyebabkan udara bertumpuk ke bagian

atas dan bergerak dari arah Barat ke arah Timur (angin barat), di sini udara

tersebut menjadi Angin.

- Angin di bagian atas atmosfer yang bergerak ke arah Timur tersebut, disebut

Jet Stream (kecepatan mencapai 300 km/jam).

- Penumpukan udara ke atas menyebabkan udara yang lebih dingin turun dan

berakumulasi di permukaan, kemudian mengalir baik menuju equator maupun

kutub.

Angin Aliran Jet (Jet Stream)

* Sepanjang front kutub, perbedaan suhu sangat besar, sehingga gradien

tekanan yang tinggi akan timbul. Semakin besar gradien tekanan, maka

kecepatan angin akan meningkat. Di atas wilayah ini, timbul Jet Front Kutub,

yaitu suatu lingkaran (core) golak udara dengan kecepatan angin 250 – 500

km/jam.

* Angin Jet Stream mempunyai fungsi yang penting dalam proses pemindahan

energi dari daerah equator ke daerah lintang tinggi. Energi dipindahkan

melalui suatu Entrance (udara panas naik dan masuk ke dalam aliran Jet

Stream) dan Exit (udara panas keluar dan turun di daerah lintang tinggi).

Akibatnya, di daerah lintang tinggi akan menerima energi secara terus -

menerus dari daerah equator, sehingga tidak terjadi pendinginan yang

ekstrim.

ANGIN MUSON (Angin Monsun atau Monsoon)

Penyebab Angin Muson : Efek pemanasan yang berbeda antara Benua (daratan) dan

Lautan di sekitarnya yg berubah secara Musiman.

Musim Panas : Benua (daratan) memiliki suhu yang lebih tinggi daripada lautan,

Oleh karena itu udara di atas benua suhunya lebih tinggi daripada

udara di atas lautan di sekitarnya.

Makin tinggi suhu udara, makin kecil massa jenisnya dan makin

rendah tekanan udara permukaan pada tempat ybs, oleh karena itu

pada musim panas suhu benua lebih tinggi daripada suhu

lautan, sehingga benua mrpk Pusat Tekanan Rendah dan angin

atau sirkulasi udara berlangsung dari Lautan ke Benua (daratan).

Musim Dingin : Pada musim dingin, suhu benua lebih rendah daripada suhu lautan di

sekitarnya, sehingga benua merupakan Pusat Tekanan Tinggi dan

angin berlangsung dari Benua ke Lautan.

Jadi, Angin atau sirkulasi udara yang berbalik arah secara musiman (musim panas dan dingin) yang disebabkan oleh perbedaan sifat termal antara benua dan lautan dinamakan Angin Muson.

Daerah Muson :

- Daerah tempat arah angin yg berkuasa berbalik arah ≥ 120 ° antara bulan Januari dan Juli.

- Bulan Januari : maksimum musim dingin di BBU atau maksimum musim panas di BBS.

- Bulan Juli : maksimum musim panas di BBU atau maksimum musim dingin di BBS.

- Daerah Muson memiliki kecepatan angin di atas 3 m/d.

Berbagai Daerah Muson yg dikenal adalah : Muson Afrika Barat,

Afrika Timur, Asia Selatan, Asia Timur dan Tenggara dan Muson

Australia Utara.

Diantara ke lima Muson tersebut, Muson Asia Timur dan Tenggara

adalah Muson yg berkembang paling baik. Hal ini disebabkan oleh

besarnya Benua Asia dan efek Daratan Tinggi Tibet terhadap aliran

udara. Daratan Tinggi Tibet yang membujur dalam arah Barat ke

Timur merupakan penghalang/pemisah antara massa udara Kutub

dan massa udara Tropis.

ANGIN LOKAL :

- Merupakan angin yg timbul akibat kondisi lokal yg biasanya

disebabkan oleh perbedaan suhu dan topografi.

- Angin lokal termasuk Sirkulasi Tersier, yaitu sirkulasi dengan

skala ruang dan waktu lebih kecil dari skala sekunder.

Sirkulasi yg mempunyai skala ruang lokal dan disebabkan oleh

kondisi lokal menyebabkan Angin Lokal.

Angin Lokal, terbagi dalam 2 golongan :

1. Angin Darat dan Angin Laut

2. Angin Gunung dan Angin Lembah

Angin Darat :

- Penyebab utama terjadinya angin darat dan angin laut adalah

perbedaan suhu antara permukaan daratan dan lautan.

- Pada malam hari daratan mendingin lebih cepat daripada lautan,

sehingga udara di atasnya menjadi lebih dingin (suhu rendah) dan

terciptalah sel tekanan tinggi di atas daratan.Udara yg lebih dingin

ini bergerak dari daratan menuju ke permukaan laut, dan disebut

Angin Darat.

- Angin darat tidak sekuat angin laut, karena perbedaan suhu ke dua-

nya lebih besar pada siang hari.

Angin Laut :

- Pada siang hari daratan memanas lebih cepat, udara akan

mengembang dan bergerak ke atas sehingga akan menimbulkan

sistem tekanan yang lebih rendah daripada lautan. Akibat dari

perbedaan tekanan ini akan menimbulkan gradien tekanan secara

horizontal (antara daratan dan lautan). Gradien tekanan yang timbul

ini akan menyebabkan sirkulasi kecil dan udara bergerak dari

tekanan tinggi ke tekanan rendah (dari laut ke darat). Angin yang

terjadi ini disebut Angin Laut.

- Angin laut intensitasnya tinggi pada siang hari dan selama musim

panas. Angin laut sangat kuat dan bisa masuk ke darat sampai

sejauh 50 km.

ANGIN LEMBAH DAN ANGIN GUNUNG

- Angin lembah dan angin gunung terjadi karena keadaan topografi

tempat. Ke dua angin ini merupakan hasil dari perbedaan suhu

antara lembah dan puncak gunung.

Angin Lembah :

- Pada siang hari, puncak gunung menerima energi radiasi sinar matahari lebih banyak daripada lembah yang terlindung di bawah nya. Udara di atas permukaannya mengembang dan naik ke atas. Hal ini menimbulkan gradien tekanan antara udara lembah yang lebih dingin dan bertekanan tinggi dengan udara di puncak gunung yang hangat dan bertekanan rendah. Karena terjadinya gradien tekanan, maka udara di lembah naik ke puncak gunung, dan udara dari sisi gunung yang relatif terbuka masuk ke lembah untuk menggantikan udara yang naik ke atas tadi. Angin ini disebut Angin Lembah.

Angin Gunung :

- Pada malam hari proses pemanasan berhenti dan udara di dekat

puncak gunung mengalami pendinginan lebih cepat karena lebih

banyak energi yang hilang melalui pancaran radiasi gelombang

panjang. Udara yang dingin ini turun ke dasar lembah, kemudian

menumpuk dan selanjutnya mendorong udara di lembah keluar

ke sisi gunung ini disebut Angin Gunung.

(a) Siang (b) Malam

Gambar : Angin Lembah dan Angin Gunung

Angin Chinook

Angin Chinook biasanya terjadi di Pegunungan Rocky. Terjadi karena

adanya sistem tekanan rendah yang kuat sepanjang dinding sebelah Timur

Pegunungan Rocky. Hal ini menyebabkan udara dipaksa naik melewati

puncak gunung dari arah Timur ke Barat.

Pada waktu udara naik di sebelah Timur (wind ward), akan melepaskan

uap air yang dikandungnya (baik dalam bentuk awan atau hujan di bagian ini),

sehingga udara yang telah melewati puncak gunung akan menjadi kering.

Pada waktu udara kering ini turun di sebelah Barat (lee ward) adara

mengalami pemanasan secara adiabatik dan suhu akhirnya lebih tinggi

daripada saat mulai bergerak. Udara kering yang hangat ini disebut Angin

Chinook (Bahasa Indian), yang artinya Pemakan Salju.

Chinook muncul beberapa saat setelah turun salju yang lebat, angin ini akan

menyebabkan salju yang turun hilang kembali karena proses sublimasi.

Akibatnya, permukaan tanah yang tadinya ditutupi salju kembali kosong dan

kering.

Di Pegunungan Alpen, angin Chinook ini umumnya disebut angin Foehn

atau Fohn dan di lembah sungai Santa Ana, California, dan disebut Santa Ana

atau Angin Setan. Angin ini berhembus ke bawah & diistilahkan sebagai

Angin Gravitasi atau Angin Katabalik.

Angin Fohn di Indonesia

Angin Fohn banyak terdapat di Indonesia, disebabkan oleh karena

pertama, banyak terdapat pegunungan dengan gunung dan puncak -

puncaknya yang tinggi.

Ke dua, terdapat sirkulasi sekunder, dalam hal ini Monsun yang cukup kuat

sebagai pendorong mekanik bagi udara untuk menaiki lereng, sehingga

melewati punggung atau puncak deretan pegunungan. Diantaranya adalah

Angin Bohorok (di Sumatera Utara), Kumbang (di Jawa Tengah), Gending

(di Jawa Timur), Brubu (di Sulawesi Selatan), dan Wambraw (di Irian Jaya).

Angin Bahorok

Angin Bahorok adalah angin Fohn yang bertiup di daerah daratan

rendah Deli Utara, yaitu bagian hilir dari Sungai Karanggading dan

Sungaituan serta kota Binjai, Tanjungmerawa, dan Tanjungselamat

(Sumut), karena angin ini datangnya dari arah kota Bahorok. Adapun

deretan Pegunungan yang diperlukan pada pembentukannya yang

berfungsi sebagai Penghalang topografi adalah Bukit Barisan di Sumatera

Utara bagian Utara, sedangkan angin sekundernya memberikan dorongan

mekanik kepada udara untuk menaiki dan melewati puncak/punggung

pegunungan tsb adalah angin Monsun Barat Laut.

Angin Kumbang

Pada angin Kumbang ini, angin Monsun Timur yang bertiup dari arah

Timur atau Tenggara berlaku sebagai pendorong udara menaiki dan melewati

pegunungan yang membentang dalam arah Timur – Barat di Jawa Tengah

bagian Barat. Adapun puncak atau gunung yang terdapat pada pegunungan ini

antara lain adalah gunung Rogojembangan, gunung Joho, gunung Sinembut,

gunung Slamet, dan gunung Kumbang.

Angin Fohn yang menuruni lereng bagian bawah angin gunung ini bertiup

ke arah Barat Laut yang bertiup ke arah Cirebon, karena datangnya dari arah

Gunung Kumbang, dinamakan Angin Kumbang. Angin Fohn berhembus pula

ke arah kota Brebes dan Tegal.

Angin Gending

Angin Monsun yang datangnya dari arah Tenggara berfungsi sebagai

pendorong udara menaiki dan melewati deretan pegunungan berikut :

Pertama, Pegunungan Iyang, di sebelah Tenggara Probolinggo dengan

puncaknya gunung Argopuro dan lamongan. Kedua, pegunungan Tengger di

sebelah Selatan Pasuruan (Jatim) dengan puncaknya gunung Bromo. Setelah

menaiki pegunungan ini dan melewati puncak puncak-puncaknya, terbentuk-

lah angin Fohn yang menuruni lereng di bagian bawah angin. Angin Fohn

yang menuju Probolinggo dinamakan Angin Gending, krn datangnya dari arah

Gending.

Di Dalam Atmosfer hasilnya berupa GERAK dan PROSES (skala: kecil

sampai besar; waktunya singkat sampai lama; jumlahnya tak terhingga

dan berupa spektrum yang kontinyu).

Energi Radiasi Matahari

SIRKULASI ATMOSFER

- Bumi / Tanah Permukaan (bagian terbesar) - Ke dalam perairan - Dikembalikan lagi ke atmosfer

masuk

Secara sederhana dalam skala ruang dan waktu, GERAK DAN

PROSES dapat dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu :

Skala Ukuran Panjang Ukuran Waktu

Makro : - Global

- Sinoptik

Global

10.000 – 1.000 km

Benua

1.000 – 100 km

Tahun-Bulan-Minggu

Minggu - hari

Meso Lokal

100 – 0,1 km

Hari- Jam – Menit

Mikro Kecil

100 – 1 cm

Menit – Detik - Detik

Gerak (sirkulasi) Atmosfer dapat dikelompokkan berdasarkan pembagian skala

seperti tabel di atas, yaitu menjadi 3 golongan :

1. Sirkulasi Primer; 2. Sirkulasi Sekunder; 3. Sirkulasi Tersier.

- Sirkulasi Primer (sirkulasi umum) :

Sirkulasi umum atmosfer, yaitu pola skala besar atau global dari

angin dan tekanan yang tetap sepanjang tahun atau berulang

secara musiman. Pada pola sirkulasi global ini, bergabung sistem

sirkulasi sekunder dan tersier.

- Sirkulasi Sekunder :

Usianya lebih singkat dan skala ruangnya lebih sempit dibandingkan

dengan sirkulasi primer.

Contoh : - berbagai gangguan cuaca tropis

- depresi atau siklon dan anti siklon di lintang tengah

- Sirkulasi Tersier :

- Sifatnya sangat lokal, disebabkan terutama oleh berbagai faktor lokal.

- Usia dan cakupannya lebih kecil dibandingkan dg sirkulasi sekunder.

- Sistem sirkulasi tersier terutama terdiri atas angin lokal seperti angin laut,

angin darat, dll.

Penyebab Sirkulasi Umum adalah :

- Ketidakseimbangan radiasi, kelengasan dan momentum bersih

antara lintang rendah dan lintang tinggi di satu pihak, dan antara

permukaan bumi dan atmosfer di lain pihak.

UNSUR UTAMA SIRKULASI UMUM ATMOSFER :

Berbagai pola tekanan dan sistem angin global dekat permukaan bumi.

- Efek Coriolis diperhitungkan, sehingga berbagai angin (lihat gambar)

mengalami pembelokan ke kanan di BBU, dan ke kiri di BBS.

- Pita tekanan rendah terdapat di sekitar Katulistiwa dan di sekitar lintang

60°U dan lintang 60°S.

- Pita tekanan tinggi berada di sekitar lintang 30°U, lintang 30°S dan

daerah kutub utara dan kutub selatan.

- Pita tekanan rendah di sekitar katulistiwa dihasilkan oleh Proses Termal,

yaitu pemanasan matahari. Sedangkan pita tekanan rendah di sekitar

lintang 60°U dan 60°S merupakan hasil dari Proses Mekanis, yaitu

disebabkan oleh rotasi bumi.

- Karena daerah kutub sangat dingin, maka di daerah ini efek termal lebih

besar daripada efek mekanisnya, sehingga di daerah kutub merupakan

daerah bertekanan tinggi.

Dengan Pola distribusi daerah tekanan, maka timbul 6 sistem angin

di seluruh bumi, yaitu :

- 3 sistem angin di BBU (angin pasat timur laut, angin baratan, dan

angin timuran kutub);

- 3 sistem angin di BBS (angin pasat tenggara, angin baratan, dan

angin timuran kutub).

Adapun Pola Distribusi Daerah Tekanan dan Sistem Angin Global,

ditunjukkan oleh Model 3 Sel (Gambar berikut) :

pita tekanan rendah

pita tekanan tinggi (Jet Stream)

pita tekanan rendah

pita tekanan tinggi (Jet Stream)

pita tekanan rendah

tekanan tinggi

tekanan tinggi

Kutub Utara (BBU)

Kutub Selatan (BBS)

0

30

60

30

60

Angin Pasat Tenggara

angin baratan

angin timuran kutub

Angin Pasat Timur Laut

angin baratan

angin timuran kutub

Arus Udara yg rapat & dingin (turun)

Sel Hadley

awan

awan

pembelokan oleh gaya Coriolis

pembelokan oleh gaya Coriolis

Sel Tropis yg berada

di msg2 belahan bumi

Sel Termal tdk langsung (30-60)

Gambar : Pola Distribusi Daerah Tekanan & Sistem Angin Global (Dunia) Model 3 Sel.