Tugas-1-Atmosfer

KELOMPOK 1Anggota :

1. Adam Irwansyah Fauzi 231120022. Kevin Andreas Silitonga 231120073. Yeni Primasari 231120124. M. Adie Brilian A 231130035. Annisa Suryani 23113005

TEKNIK GEOMATIKAINSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA

ATMOSFER

SUBTOPIK Definisi Asal mula Komposisi Struktur Fungsi Sifat Cuaca dan Iklim Geodesi dan Atmosfer

3

DEFINISIAsal katanya dari atmos dan shaira (bahasa Yunani), yang artinyaatmos : uap, shaira : bulatan. Jadi, atmosfer adalah lapisan gas yang menyelimuti bulatan bumi. Atmosfer bumi merupakan selubung gas yang menyelimuti permukaan padat dan cair pada bumi. Selubung ini membentang ke atas sejauh beratusratus kilometer, dan akhirnya bertemu dengan medium antar planet yang berkerapatan rendah dalam sistem tata surya. Atmosfer terdapat dari ketinggian 0 km di atas permukaan tanah sampai dengan sekitar 560 km dari atas permukaan bumi.

4

ASAL MULA

KOMPOSISI ATMOSFER• Gas-gas penyusun dengan konsentrasi relatif tetap (permanent gases) pada kondisi

normal, yaitu nitrogen (N2), Oksigen (O2), Argon (Ar), Neon (Ne), Helium (He), Hydrogen (H2), Xenon (Xe)

• Gas-gas penyusun dengan konsentrasi bervariasi (variable gases) pada kondisi normal, tergantung latitude, dan kondisi atmosfer setiap saat. Gas-gas tersebut adalah uap air (H2O) mulai 0-4 %, karbon dioksida (CO2) sekitar 0,038 %, methana (CH4) sekitar 0,00017 %, dinitrogen oksida (N2O), ozone (O3), dan kloroflorokarbon (CFCs) dalam kadar sangat kecil.

6

STRUKTUR ATMOSFERBerdasarkan kehomogenan komposisi dan kerapatan pada setiap ketinggian (altitude) dibagi dalam dua lapisan, yaitu: • Lapisan homosfer, merupakan lapisan bawah atmosfer (kurang dari 50 km) yang terdiri atas

campuran gas permanen 99,9 % massa atmosfer total dengan perbandingan komposisi tertentu yang tetap untuk setiap segmen altitud. Jadi lapisan homosfer ini tersusun atas lapisan-lapisan homogen yang tersusun sampai ketinggian 80 km. Terdiri atas troposfer, stratosfer, dan mesosfer.

• Lapisan heterosfer, lapisan di atas homosfer yang terdiri atas gas-gas lebih ringan (seperti hidrogen dan helium). Dominasi gas-gas ini berubah karena perbedaan altitude sehingga perbandingan komposisi berubah-ubah, karena diisi dengan gas-gas yang relatif lebih ringan, mono atau diatomic (seperti hidrogen dan helium). Komposisi yang kurang dari 0,1 % dari massa atmosfer, volume ruang yang sangat besar, dan tekanan yang sangat rendah, menyebabkan distribusi gas-gas di lapisan ini sangat besar. Jarak antar gas relatif jauh, tidak banyak interaksi. Parcel gas-gas dilapisan ini sangat besar dipengaruhi radiasi dan keadaan luar atmosfer. Pada lapisan heterosfer ini komposisi berubah/heterogen walaupun di altitude yang sama, salah satunya karena intensitas radiasi yang berfluktuasi sangat besar di siang dan malam, serta kapasitas panas yang rendah dari gas-gas yang mayoritas monoatomik, radikal, atau dalam keadaan tereksitasi.

7

Pembagian lapisan atmosfer juga dapat dilakukan dengan mempelajari sifat keteraturan perubahan sifat fisik (tekanan dan temperatur). Dalam hal ini, atmosfer bumi dibagi menjadi 4 lapisan utama. Keempat lapisan utama tersebut adalah:

• troposfer, temperature rata-rata 15 oC dipermukaan laut menurun dengan bertambahnya ketinggian sampai kira-kira -56 oC di bagian atas (tropopause),

• stratosfer, temperature rata-rata naik dari -56 oC sampai -2 oC di bagian atas (stratopause), kenaikan temperature ini utamanya karena penyerapan radiasi ultraviolet oleh ozon di atmosfer,

• mesosfer, profil temperatur sama dengan troposfer, menurun dengan bertambahnya ketinggian, dari -2 oC sampai sekitar -92 oC di bagian lapisan paling atas (mesopause).

• termosfer, berisi lapisan gas dengan kerapatan rendah, profil temperatur naik sampai 1200 derajat Celcius, kenaikan ini utamanya karena penyerapan radiasi dengan panjang gelombang < 200 nm oleh spesies gas-gas penyusun termosfer.

• eksosfer, lapisan paling panas dan paling berbahaya karena tempat terjadi kehancuran meteor dari luar angkasa

8

www.g-excess.com

Diantara tiap-tiap dua lapisan atmosfer, terdapat lapisan antara (transisi) yang merupakan batas antar muka kedua lapisan. Lapisan batas (antara) berfungsi utama adalah menjaga eksistensi masing-masing lapisan tidak bercampur. Ada 3 lapisan transisi di atmosfer, yaitu: • tropopause, lapisan transisi antara troposfer dan stratosfer• stratopause, lapisan transisi antara stratosfer dan

mesosofer• mesopause, lapisan transisi antara mesosfer dan termosfer

9

LAPISAN, KOMPOSISI, PROFIL, TEMPERATURE

10

FUNGSI ATMOSFER•Atmosfer berguna untuk melindungi makhluk hidup

yang yang ada dimuka bumi karena membantu menjaga stabilitas suhu udara siang dan malam,

•menyerap radiasi dan sinar ultraviolet yang sangat berbahaya bagi manusia

•dan membantu respirasi makhluk hidup

11

SIFAT ATMOSFER1. Merupakan selimut gas tebal yang secara menyeluruh menutupi bumi sampai ketinggian 560 km dari permukaan bumi.2. Atmosfer bumi tidak mempunyai batas mendadak, tetapi menipis lambat laun dengan menambah ketinggian, tidak ada batas pasti antara atmosfer dan angkasa luar.3. Tidak berwarna, tidak berbau, tidak dapat dirasakan, tidak dapat diraba (kecuali bergerak sebagai angin).4. Mudah bergerak, dapat ditekan, dapat berkembang.5. Mempunyai berat (56 x 1014 ton) dan dapat memberikan tekanan. 99% dari beratnya berada sampai ketinggian 30 km, dan separuhnya berada di bawah 6000 m.6. Memberikan tahanan jika suatu benda melewatinya berupa panas akibat pergesekan (misalnya meteor hancur sebelum mencapai permukaan bumi). Sangat penting untuk kehidupan dan sebagai media untuk proses cuaca. Sebagai selimut yang melindungi bumi terhadap tenaga penuh dari matahari pada waktu siang, menghalangi hilangnya panas pada waktu malam. Tanpa atmosfer suhu bumi pada siang hari 93,3°C dan pada malam hari -148,9°C.

12

CUACA & IKLIM

13

CUACA•Cuaca adalah keadaan udara pada saat

tertentu dan di wilayah tertentu yang relatif sempit dan pada jangka waktu yang singkat.

14

IKLIM• Iklim adalah keadaan cuaca rata-rata

dalam waktu satu tahun yang penyelidikannya dilakukan dalam waktu yang lama dan meliputi wilayah yang luas

15

CUACA DAN IKLIMCuaca Iklim• Wilayah sempit• Jangka waktu singkat

• Wilayah luas• Jangka waktu lama

IklimCuaca

16

Mengapa ada iklim dan cuaca ?

Rotasi dan revolusi bumi Perbedaan lintang geografi terhadap matahari dan lingkungan fisis

17

SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 1712 – Tukang pandai besi Inggris, Thomas Newcomen,

menemukan mesin uap yang digunakan secara meluas dan membuka jalan ke arah Revolusi Industri serta penggunaan batu bara dalam skala industri.

• 1800 – Jumlah penduduk dunia mencapai 1 milyar.• 1824 – Fisikawan Joseph Fourier menggambarkan yang

disebutnya sebagai efek rumah kaca: "Suhu (bumi) bisa meningkat oleh interposisi atmosfir karena panas dari cahaya menghadapi hambatan, lebih sedikit waktu keluar udara dibanding saat memasuki udara ketika berubah menjadi panas cahaya. �

Sumber : http://www.bbc.com/indonesia/laporan_khusus/2009/11/091123_sejarahperubahan.shtml?print=1

18

SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 1861 – Fisikawan John Tyndall memperlihatkan uap air dan gas-

gas tertentu lain menciptakan efek rumah kaca. Lebih dari seabad kemudian, jasanya diabadikan pada salah satu pusat penelitian iklim, Tyndall Centre.

• 1886 - Karl Benz meluncurkan Motorwagen, yang dianggap sebagai mobil pertama.

• 1896 – Ahli kima Swedia, Svante Arrhenius, menyimpulkan bahwa pembakaran batu bara pada skala industri akan meningkatkan efek rumah kaca yang alami.

• 1900 – Warga Swedia lainnya, Knut Angstrom, menemukan bahwa dalam konsentrasi yang kecil sekalipun, CO2 di atmosfir dengan kuat menyerap bagian dari spektrum infra merah. Walau dia tidak menyadari konsekuensinya, Angstrom menunjukkan bahwa jejak gas sekalipun bisa berdampak pada atmosfir.


SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 1927 – Emisi karbon dari pembakaran minyak fosil

mencapai 1 milyar ton per tahun.• 1930 – Penduduk bumi mencapai 2 milyar jiwa.• 1938 – Berdasarkan catatan dari 147 stasiun cuaca

di seluruh dunia, seorang insinyur Inggris, Gyu Callendar, memperlihatkan bahwa suhu meningkat dibanding satu abad sebelumnya. Dia juga menunjukkan bahwa konsentrasi CO2 meningkat dalam periode yang sama dan menyimpulkan hal itu yang menyebabkan peningkatan suhu. Namun Efek Callendar -begitulah disebutnya- ditolak oleh para ahli meteorologi.


20

SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 1955 – Dengan menggunakan peralatan generasi baru, termasuk

komputer masa awal, peneliti Amerika Serikat Gilbert Plass menganalisa secara rinci penyerapan infrared dari berbagai gas. Dia memperkirakan kenaikan dua kali lipat konsentrasi CO2 akan meningkatkan temperatur sekitar 3-4'C.

• 1957 – Ahli kelautan, Roger Revelle, dan ahli kimia, Hans Suess, memperlihatkan air laut tidak akan menyerap semua tambahan CO2 yang masuk ke atmosfir, seperti yang diasumsikan oleh banyak pihak.

• 1958 –Charles David Keeling menggunakan peralatan yang dikembangkan sendiri untuk menghitung secara sistematis CO2 di atmosfir di Mauna Loa, Hawai, dan Antartika. Dalam waktu 4 tahun, proyek tersebut –yang masih diteruskan sampai sekarang—memberikan bukti yang jelas bahwa konsentrasi CO2 meningkat.Sumber : http://www.bbc.com/indonesia/laporan_khusus/2009/11/091123_sejarahperubahan.shtml?print=1

21

SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 1960 - Jumlah penduduk bumi mencapai 3 milyar.• 1972 – Konferensi Lingkungan PBB pertama di Stockholm.

Perubahan iklim masih dalam agenda pertemuan, yang terpusat pada polusi kimia, uji coba bom atom, dan perburuan ikan paus. Salah satu keputusan pertemuan adalah membentuk Program Lingkungan PBB, UNEP.

• 1975 - Jumlah penduduk bumi mencapai 4 milyar.• 1975 – Ilmuwan Amerika, Wallace Broecker, mengangkat isitilah

pemanasan global ke dalam khasanah umum lewat judul dari tulisan ilmiahnya.

• 1987 – Penduduk manusia mencapai 5 milyar• 1987 – Traktat Montreal disepakati. Isinya adlah pembatasan bahan

kimia yang bisa merusak lapisan ozon. Walau tidak menyinggung perubahan iklim saat penetapannya, traktat ini mempunyai dampak lebih besar dalam emisi gas rumah kaca dibanding Protokol Kyoto.


22

SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 1988 – Panel Antara Pemerintah untuk Perubahan Iklim dibentuk

guna mengkaji dan mengumpulkan bukti-bukti tentang perubahan iklim.

• 1989 – Perdana Menteri Inggris, Minister Margaret Thatcher –yang juga sarjana kimia-- memperingatkan dalam pidatonya di PBB bahwa dunia mengalami peningkatan pesat dalah jumlah karbon dioksida yang memasuki atmosfir. Dia juga menyerukan adanya sebuah traktat global tentang perubahan iklim. .

• 1989 - Emisi karbon dari bahan bakar fosil dan industri mencapai 6 milyar ton per tahun.

• 1990 - IPCC mengeluarkan Laporan Kajian Pertama, yang menyimpulkan temperatur meningkat sekitar 0,3-0,6'C dalam satu abad terakhir. Laporan itu juga menyebutkan emisi yang dihasilkan manusia telah menambah gas rumah kaca alami dan penambahan itu akan menyebabkan kenaikan suhu.Sumber : http://www.bbc.com/indonesia/laporan_khusus/2009/11/091123_sejarahperubahan.shtml?print=1

23

SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 1992 – Dalam KTT Bumi di Rio de Janeiro, sejumlah pemerintah

dunia menyepakati Konvensi Kerangka Bersama dalam Perubahan Iklim. Negara-negara maju sepakat untuk mengembalikan emisinya ke tingkat Tahun 1990.

• 1995 – Laporan Kajian Kedua IPCC menyimpulkan bukti-bukti yang cukup tentang pengaruh manusia yang terlihat atas iklim bumi. Kesimpulan ini disebut sebagai pernyataan tegas bahwa manusia bertanggungjawab atas perubahan iklim yang terjadi.

• 1997 – Protokol Kyoto disepakati. Negara-negara maju bertekad mengurangi emisi rata-rata 5% dalam periode 2008-2012, dengan tingkat lebih besar bagi masing-masing negara. Senat Amerika Serikat langsung menyatakan tidak akan mensahkan traktat itu.

• 1998 – Kombinasi El Nino dan pemnasan global menyebabkan suhu bumi tertinggi yang pernah tercatat. Suhu rata-rata global lebih tinggi 0,52'C disbanding rata-rata pada periode 1961-1990.


SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 1998 – Diumumkannya grafik kontroversial yang

mengindikasikan kenaikan suhu di Belahan Utara yang tidak biasa jika dibandingkan dengan masa 1.000 tahun sebelumnya.

• 1999 – Penduduk manusia mencapai 6 milyar jiwa.• 2001 - Presiden George W. Bush menarik Amerika

Serikat dari proses Kyoto.• 2001 – Laporan Kajian Ketiga IPCC menemukan

bukti baru yang lebih kuat bahwa emisi gas rumah kaca yang dihasilkan manusia merupakan penyebab utama dari pemanasan yang terjadi dalam paruh kedua abad 20.

• Bukti pemanasan global antara lain terlihat dari es abadi yang mulai mencair

• 2005 – Protokol Kyoto menjadi undang-undang internasional bagi negara yang mensahkannya


25

SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 2006 – Laporan Stern menyimpulkan bahwa perubahan iklim

bisa merusak GDP global sampai 20% namun mencegahnya hanya membutuhnya sekitar 1% dari GDP global.

• 2006 – Emisi karbon dari pembakaran minyak fosil dan industri mencapai 8 milyar ton per tahun.

• 2007 – Laporan Kajian Keempat IPCC menyebutkan lebih dari 99% emisi yang dihasilkan manusia yang menyebabkan perubahan iklim pada jaman modern.

• 2007 - IPCC dan mantan Wakil Presiden AS Al Gore menerima Hadiah Nobel Perdamaian karena jasa mereka dalam membangun dan menyebarluaskan pengetahuan tentang perubahan iklim yang disebabkan manusia serta meletakkan dasar bagi langkah-langkah yang dibutuhkan untuk menangani perubahan itu.


26

SEJARAH PERUBAHAN IKLIM DI BUMI• 2007 – Pertemuan perubahan iklim di Bali mencapai kesepakatan

tentang peta jalan Bali dengan tujuan penetapan traktat global yang baru pada akhir 2009.

• 2008 – Setengah abad sejak dimulainya pengamatan di Mauna Lao, Proyek Keeling memperlihatkan konsentrasi CO2 meningkat dari 315 partikel per juta (ppm) pada 1958 menjadi 380 ppm di 2008.

• 2008 – Dua bulan sebelum dilantik sebagai Presiden Amerika Serikat, Barack Obama berjanji untuk terlibat bersama bagian dunia lain untuk perubahan iklim.

• 2009 - Cina mengambil alih posisi Amerika Serikat sebagai penghasil gas rumah kaca terbesar di dunia, walau AS masih nomor satu berdasarkan buangan per kapita.

• 2009 – Perwakilan dari 192 pemerintah menghadiri Pertemuan Puncak Perubahan Iklim PBB di Kopenhagen, Denmark.


27

SEKARANGPEMANASAN GLOBALPenggunaan energi fossil merupakan penyebab utama dari pemanasan global. Sementara penyebab perubahan iklim darii 650.000 - 50.000 tahun yang lalu adalah pergerakan tektonik lempeng yang menyebabkan perubahan roman muka bumi sehingga efeknya akan terjadi perubahan iklim. Hal ini memberikan kita asumsi bahwa bumi memang memiliki siklus perubahan iklim akan tetapi peradaban manusia-lah yang mempercepat bahkan memperburuk siklus tersebut. Bukti dari perubahan iklim yang signikfikan dapat kita rasakan atau lihat di sekeliling, musim berganti dengan tidak jelas, tidak beraturan, secara bertahap naiknya permukaan air laut yang terus bertambah dari tahun ke tahun, berkurangnya ketebalan es di kutub utara maupun selatan.

28

Bagaimana Atmosfer Dirusak?

30

Perusakan Ozon oleh CO

31

http://nationalgeographic.co.id/berita/2014/09/benarkah-lapisan-ozon-sedang-menebal 33

USAHA MEMPERBAIKI• kurangi penggunaan energi fossil, gunakan

transportasi umum cukup mengurangi pembakaran karbon dibanding memakai kendaraan pribadi.

• biasakan berjalan kaki atau bersepeda dalam melakukan aktivitas sehari-hari, jika terpaksa menggunakan kendaraan, gunakan kendaraan umum.

• tanam pohon di halaman rumah, di jalan, area perkantoran atau tempat lainnya yang memungkinkan pohon tumbuh. karena pohon dapat menyerap CO2 dan merubahnya menjadi Oksigen

34

Geodesi dan Atmosfir:• Efek atmosfir dalam bidang Geodesi

• Peranan Geodesi untuk studi Atmosfir

35

Pendahuluan: Tiga pilar utama Geodesi

Geometry & Kinematics:

• Penentuan posisi &

kecepatan suatu objek di

permukaan bumi

• Sistem referensi• Paramete

r Orientasi bumi

• Rotasi bumi

• Length of

day (LOD)

• Medan gaya berat dan variasinya

Seeber (1993) 36

Pendahuluan: Metode pengukuran pilar utama Geodesi

Geometry & Kinematics:

• Global Positioning

System (GPS)

• Very Long Baseline

Interferometry (VLBI)

• Satellite Laser Ranging

(SLR)

• GPS• VLBI• SLR

• Satelit Gradiometry: GOCE, GRACE

• Satelit Altimetry

• SLR 37Seeber (1993)

GNSS for METEOROLOGY

38

• Mempengaruhi rotasi bumi dan length of day (atmospheric

angular momentum)• Mempengaruhi medan gaya berat bumi (atmospheric

gravity corrections)• Mendeformasi kerak bumi (atmospheric

pressure loading)• Menggangu penjalaran sinyal satelit geodesi (atmospheric

propagation delays)

Efek atmosfir dalam bidang Geodesi

• Pemantauan kondisi cucaca dan prediksi iklim• Pemantauan kondisi ionosfir untuk prediksi badai magnet,

telekomunikasi dan studi matahari

Peranan Geodesi untuk studi Atmosfir

Efek atmosfir: Atmospheric angular momentumRedistribusi dan perpindahan masa udara yang berinteraksi dengan topografi permukaan bumi mempengaruhi kecepatan angular dari rotasi bumi

pressure variations

winds

Courtesy Schindelegger

(2011)

Perubahan rotasi bumi menyebabkan:

• Perubahan LOD (Length of day)

• Perubahan posisi kutub bumi (Polar motion)

LOD dan Polar motion merupakan parameter utama dalam pendefinisian sistem waktu dan sistem kerangka referensi geodesi

39

Efek atmosfir: Atmospheric gravity corrections

Karbon

(2011)

Pengukuran medan gaya berat bumi menggunakan satelit gradiometry sangat sensitif terhadap distribusi masa bumi dan masa udara

Untuk memperoleh informasi medan gaya berat bumi yang teliti, efek distribusi masa udara harus dihilangkan

Variasi data ukuran akibat efek distribusi masa udara bisa disebabkan oleh :High frequency : Pasut atmosphere, periode 24 –jam dan 12-jam

Seasonal : Redistribusi masa udara akibat perubahan musim

40

41Wijaya

(2011)

Efek atmosfir: Atmospheric pressure loading

Global atmospheric pressure circulation (Cyclones &

Anticyclones)

The Earth’s crust

Deformation of the Earth’s crust

Pressure variations

Troposphere

40 km

Ionosphere

400 km

Tropospheric Delays

Ionospheric Delays

(Xr, Yr, Zr)


42

Courtesy

Cecep Subarya

Efek atmosfir: Atmospheric propagation delays

(Xs, Ys, Zs)

Troposphere

40 km

Tropospheric Delays

(Xr, Yr, Zr)


43Courtesy

Cecep Subarya

(Xs, Ys, Zs)• Besarnya tropospheric

delays tergantung kepada distribusi gas kering (dry gas) dan uap air (Water Vapor)

• Dry tropospheric delay bisa dengan mudah dimodelkan

• Water vapor delay bisa diestimasi pada pengolahan data satelit geodesi

Geodesi untuk pemantauan perubahan cuaca


44

Peranan uap air (Water Vapor) dalam proses perubahan cuaca

• Water vapor adalah parameter yang sangat berperan penting dalam proses-proses meteorologis terkait presipitasi (precipitation), kondisi awan, angin, maupun radiasi matahari.

• Water vapor mempengaruhi proses keseimbangan energi radiasi (radiative energy balance) matahari yang berperan dalam perubahan cuaca melalui mekanisme emisi/absorpsi radiasi cahaya matahari oleh molekul awan.

• Water vapor merupakan kunci penting dalam proses green house

Jakob

(2001)

Geodesi untuk pemantauan perubahan cuaca

Ionosphere

400 km

Ionospheric Delays

(Xr, Yr, Zr)


45

Courtesy

Cecep Subarya

(Xs, Ys, Zs)

Geodesi untuk pemantauan kondisi ionosfir

• Besarnya ionospheric delays tergantung kepada kandungan electron (total electron content) dalam lapisan ionosfir

• Total electron content (TEC) bisa dengan mudah dimodelkan

THANK YOU FOR ATTENTION

Tugas-1-Atmosfer

Documents

Transcript of Tugas-1-Atmosfer