Klimatologi adalah ilmu yang mencari gambaran dan penjelasan sifat iklim, mengapa iklim di berbagai tempat di bumi berbeda , dan bagaimana kaitan antara iklim dan dengan aktivitas manusia. Karena klimatologi memerlukan interpretasi daridata2 yang banyak dehingga memerlukan statistik dalam pengerjaannya, orang2seringjuga mengatakan klimatologi sebagai meteorologi statistik (Tjasyono, 2004). Iklim merupakan salah satu faktor pembatas dalam proses pertumbuhan dan produksi tanaman. Jenis2 dan sifat2 iklim bisa menentukkan jenis2 tanaman yg tumbuh pada suatu daerah serta produksinya. Oleh karena itu kajian klimatologi dalam bidang pertanian sangat diperlukan. Seiring dengan dengan semakin berkembangnya isu pemanasan global dan akibatnya pada perubahan iklim, membuat sektor pertanian begitu terpukul. Tidak teraturnya perilaku iklim dan perubahan awal musim dan akhir musim seperti musim kemarau dan musim hujan membuat para petani begitu susah untuk merencanakan masa tanam dan masa panen.
Untuk daerah tropis seperti indonesia, hujan merupakan faktor pembatas penting dalam pertumbuhan dan produksi tanaman pertanian. Selain hujan, unsur iklim lain yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman adalah suhu, angin, kelembaban dan sinar matahari. Setiap tanaman pasti memerlukan air dalam siklus hidupnya, sedangkan hujan merupakan sumber air utama bagi tanaman. Berubahnya pasokan air bagi tanaman yg disebabkan oleh berubahnya kondisi hujan tentu saja akan mempengaruhi siklus pertumbuhan tanaman. Itu merupakan contoh global pengaruh ikliim terhadap tanaman.
Unsur-unsur cuaca yang diamati dalam klimatologi pertanian meliputi: radiasi matahari, suhu, kelembaban nisbi udara, tekanan udara, evaporasi, curah hujan, angin, dan awan. Sedangkan unsur organisme pertanian yang diamati tergantung pada tujuan penelitian pertanian seperti: fase pertumbuhan tanaman, produksi tanaman, serangan hama dan penyakit tanaman, dan lain -lain.
Stasiun klimatologi pertanian merupakan stasiun meteorologi pertanian yang mampu menyelenggarakan pengamatan cuaca dan biologi dalam jangka waktu yang panjang dan teratur. Penempatan stasiun klimatologi harus ada pada setiap titik jaringan pengamatan internasional secara mantap, minimal dalam jangka waktu 10 tahun tidak boleh dipindahkan. Oleh karena itu dalam penentuan lokasinya harus tepat, yaitu lokasi yang mewakili lingkungan alam yang tidak mudah berubah, sehingga data yang diperoleh dapat terjamin.
Stasiun klimatologi pertanian hendaknya dapat mengukur atau menaksir hubungan alamiah antara iklim, tanah, air dan tanaman. Tingkat ketelitian tergantung pada tujuan pengukuran data, segi teknik, dan seberapa jauh kemungkinan pelaksanaan pengumpulan data dapat dicapai.
Kebutuhan pokok yang harus dipenuhi agar dapat menghasilkan data yang benar ialah :
1) Anemometer
Arah angin adalah arah dari mana tiupan angin berasal. Bila angin itu datang dari Selatan, maka arah anginnya adalah Utara, datangnya dari laut, dinyatakan angin laut. Arah angin untuk angi di daerah permukaan biasanya dinyatakan dalam 16 arah kompas yang dikenal dengan istilah Wind Rose, sedangkan untuk angin di daerah atas dinyatakan dengan derajat dimulai dari arah Utara bergerak searah jarum jam sampai di arah yang bersangkutan. Bila tidak ada tiupan angin maka arah angin dinyatakan dengan kode 00 dan bila angin berasal dari titik utara dinyatakan dengan 3600. Arah angin tiap saat dapat dilihat dari posisi panah angin (Wind Vane), atau dari posisi kantong angin (Wind Sack). Pengamatan dengan kantong umumnya dilakukan dilapangan terbang. Untuk dapat memberikan petunjukan arah yang lebih mudah dilihat maka panah angin dihubungkan dengan sistem aliran listrik sehingga posisi panah angin langsung ditunjukan oleh jarum pada kotak monitornya. Perkembangan lebih lanjut dari sistem ini menghasilkan rekaman pada silinder berpias. Panah angin umumnya dipasang bersama dengan mangkok anemometer dengan ketinggian 10 meter.Kecepatan angin adalah jarak tempuh angin atau pergeraakan udara per satuan waktu dan dinyatakan dalam satuan meter per detik (m/d), kilometer per jam (km/j), dan mil per jam (ml/j). Satuan mil (mil laut) per jam disebut juga knot (kn); 1 kn = 1,85 km/j = 1,151ml/j = 0,514 m/d atau 1 m/d = 2,237 ml/j = 1,944 kn. Kecepatan angin bervariasi dengan ketinggian dari permukaan tanah, sehingga dikenal adanya profil angin, dimana makin tinggi gerakan angin makin cepat. Kecepatan angin diukur dengan menggunakan alat yang disebut Anemometer atau
Anemograf.
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur arah dan kecepatan angin. Satuan meteorologi dari kecepatan angin adalah Knots (Skala Beaufort). Sedangkan satuan meteorologi dari arah angin adalah 0^o– 360^o dan arah mata angin. Anemometer harus ditempatkan di daerah terbuka.
Pada saat tertiup angin, baling-baling yang terdapat pada anemometer akan bergerak sesuai arah angin. Di dalam anemometer terdapat alat pencatat yang akan menghitung kecepatan angin. Hasil yang diperoleh alat akan dicatat, kemudian dicocokkan dengan Skala Beaufort.
Selain menggunakan anemometer, untuk mengetahui arah mata angin, kita dapat menggunakan bendera angin. Anak panah pada baling-baling bendera angin akan menunjukkan ke arahmana angin bertiup. Cara lainnya dengan membuat kantong angin dan diletakkan di tempat terbuka.
Cara kerja anemometer:
Angin yang bertiup akan membuat anemometer berputar dan kecepatan angin akan ditunjukkan oleh spidometer yang tertera pada alat. Anemometer berupa baling-baling yang as nya dihubungkan dengan dinamo penghasil arus listrik. Apa bila angin bertiup baling-baling akan berputar dan memutar dinamo dan akan diperoleh arus listrik. Arus listrik ini kemudian diconvert ke satuan kecepatan, knot atau m/detik. Alat penunjuk arah angin berupa bendera yang kaku (lempengan) yang as nya dihubungkan dengan tahanan listrik geser (tahanan geser). Besarnya tahanan akan berubah-ubah seiring dengan perubahan bendera arah penunjuk angin. Arus listrik yang tetap dialirkan melalui tahanan geser tersebut, setelah melalui tahanan tersebut otomatis besarnya arus listrik akan berubah dan diconvert ke derajat arah angin/mata angin.
2) Campbell Stokes
Lama penyinaransurya adalah lamanya surya bersinar cerah sampai ke permukaan bumi selama periode satu hari, diukur dalam jam. Periode satu hari disini lebih tepat disebut panjang hari yakni jangka waktu selama surya berada di atas horison. Halangan terhadap pancaran cahaya surya terutama awan, kabut, aerosol atau benda-benda pengotor atmosfer lainnya.
Lama penyinaran ditulis dalam satuan jam sampai nilai persepuluhan atau dalam persen terhadap panjang hari. Lama penyinaran surya dapat diukur dengan berbagai macam alat yang dapat merekam sinar yang mencapai di permukaan bumi sejak terbit hingga terbenam mampu merekam dengan tepat sampai nilai persepuluh jam (6menit). Terdapat empat macam/tipe alat perekam sinar surya, yaitu : Tipe Campbell Stokes, Tipe Jordan, Tipe Marvin, danTipe Foster. Dari 4 tipe tersebut hanya tipe Tipe Campbell Stokes dan Tipe Jordan saja yang banyak dipakai di Indonesia (Anonim, 2002 )
Prinsip alat Campbell Stokes adalah pembakaran pias. Panjang pias yang terbakar dinyatakan dalam jam. Alat ini mengukur lama penyinaran surya. Hanya pada keadaan matahari terang saja pias terbakar, sehingga yang terukur adalah lama penyinaran surya terang. Pias ditaruh pada titik api bola lensa. Pembakaran pias terlihat seperti garis lurus di bawah bola lensa. Kertas pias adalah kertas khusus yang tak mudah terbakar kecuali pada titik api lensa. Alat dipasang di tempat terbuka, tak ada halangan ke arah Timur matahari terbit dan ke barat matahari terbenam. Kemiringan sumbu bola lensa disesuaikan dengan letak lintang setempat. Posisi alat tak berubah sepanjang waktu h anya pemakaian pias dapat diganti - ganti setiap hari.
Pengamatan lamanya penyinaran matahari menggunakan alat yang dinamakan Sun Shine Recorder type Cambell Stokes. Alat ini berupa bola kaca dan dibawahnya tepat di titik api dipasangi kertas yang sudah ada skala jamnya. Pada waktu ada sinar Matahari titik api akan memanasi kertas tadi hingga membuat jejak gosong yang memanjang, Jejak gosong tersebut menunjukan lama penyinaran Matahari atau jumlah waktu sinar Matahari sampai kepermukaan karena tidak terhalangoleh partikel/benda lain seperti awan dsb.
Cara kerja Campbell Stokes:
Lamanya penyinaran sinar matahari dicatat dengan jalan memusatkan (memfokuskan) sinar matahari melalui bola gelas hingga fokus sinar matahari tersebut tepatmengenai pias yang khusus dibuat untuk alat ini dan meninggalkan pada jejak pias.
Dipergunakannya bola gelas dimaksudkan agar alat tersebut dapat dipergunakan untuk memfokuskan sinar matahari secara terus menerus tanpa terpengaruh oleh posisi matahari. Pias ditempatkan pada kerangka cekung yang konsentrik dengan bola gelas dan sinar yang difokuskan tepat mengenai pias. Jika matahari bersinar sepanjang hari dan mengenai alat ini, maka akan diperoleh jejak pias terbakar yang tak terputus. Tetapi jika matahari bersinar terputus-putus, maka jejak di piaspun akan terputus-putus. Dengan menjumlahkan waktu dari bagian-bagian terbakar yang terputus-putus akan diperoleh lamanya penyinaran matahari.
3) Thermometer
Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 -1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 - 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273° K ketika air membeku dan 373° K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0° K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F.
Termometer menurut Kanginan (2007:54) adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu dengan tepat dan menyatakannya dengan suatu angka.Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuatdari bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda.
Secara umum, cara kerja thermometer adalah sebagai berikut : Ketika temperatur naik, cairan di bola tabung mengembang lebih banyak daripada gelas yg menutupinya. Hasilnya, benang cairan yg tipis dipaksa ke atas secara kapiler. Sebaliknya, ketika temperatur turun, cairan mengerut dan cairan yg tipis di tabung bergerak kembali turun. Gerakan ujung cairan tipis yg dinamakan meniscus dibaca terhadap skala yg menunjukkan temperatur.
Zat untuk termometer haruslah zat cair dengan sifat termometrik artinya mengalami perubahan fisis pada saat dipanaskan atau didinginkan, misalnya raksa dan alkohol. zat cair tersebut memiliki dua titik tetap (fixed points), yaitu titik tertinggi dan titik terendah. Misalnya, titik didih air dan titik lebur es untuk suhu yang tidak terlalu tinggi. Setelah itu, pembagian dilakukan di antara kedua titik tetap menjadi bagian-bagian yang sama besar, misalnya termometer skala Celcius dengan 100 bagian dan setiap bagiannya bernilai 1^0C.
Contoh sifat-sifat zat yang biasa digunakan untuk membuat termometer
adalah:
Psychrometer standard ini ditempatkan didalam sangkar meteorologi dengan ketinggian berbeda seperti yang tersebut diatas, yaitu terdiri dari : Thermometer Bola Basah dan Bola Kering. Themometer bola basah dan bola kering ini berfungsi untuk menentukan kelembaban udara, suhu udara, dan titik embun. Alat ini terdiri dari 2 buah thermometer air raksa yang dipasang berdampingan secara vertikal. Bola dari salah satu thermometer dibungkus dengan kain kasa/muslin yang tergantung pada bejana kecil berisi air murni, sehingga bola thermometer selalu basah dan disebut sebagai bola basah, sedangkan yang lain tidak dibungkus disebut sebagai bola kering.
Suhu udara dapat dibaca pada thermometer bola kering, penguapan air dari kain kasa basah menyebabkan suhu bola basah lebih rendah dari pada suhu bola kering. Dari hasil pembacaan bola basah dan bola kering akan dapat diketahui kelembaban udara dan titik embun.
Thermometer Maksimum.
Thermometer Maksimumberfungsi untuk mengukur suhu udara maksimum. Cairan yang digunakan padathermometer maksimum ini adalah air raksa, adanya penyempitan pada pipa kapileryang berdekatan dengan reservoir merupakan ciri thermometer maksimum.Thermometer ini dipasang dengan kemiringan 2º secara horizontal didalam sangkarmeteorologi.
Prinsip kerja thermometer ini,yaitu jika suhu udara naik ,maka air raksa dalam bola akanmemuai mendorong cairan airraksa keluar melalui pipa yangmenyempit, suhu udara terusnaik sampai mencapai nilaimaksimum. Jika suhu udaraturun, cairan air raksa dalambola akan menyusut sehinggaalur air raksa dalam pipa kapiler terputus, namun ujung air raksa tetap menunjukkannilai skala yang maksimum.
Waktu pengamatan : dilakukan pada jam 18.00 WIBSetelah dilakukan pengamatan/ pembacaan, posisi air raksa harus dikembalikan keposisi suhu pada waktu itu dengan cara diayun-ayun sedikit hentakan sebanyak tiga kali.
Thermometer Minimum
Thermometer Minimum berfungsi untuk mengukur suhu terendah/minimum pada suatu periode pengamatan. Cairan yang digunakan pada thermometer ini adalah alkohol. Pada pipa kapiler berisikan indeks (batang kaca kecil). Thermometer ini dipasang secara horizontal didalam sangkar meteorologi. Prinsip kerja thermometer ini, yaitu jika suhu turun, alkohol akan menyusut dan permukaan alkohol akan menarik indeks ke arah skala lebih kecil, sebaliknya jika suhu naik, permukaan alkohol akan naik sedangkan indeks tetap tertinggal menunjukkan skala yang terendah yang dicapai suhu udara. Waktu pengamatan: dilakukan pada jam 14.00 WIB. Setelah dilakukan pengamatan/ pembacaan skala, posisi indeks harus dikembalikan ke posisi suhu pada waktu itu.
Cara Menggunakan
Karena thermometer yang paling sering digunakan adalah thermometer cair, maka kali ini akan kita bahas cara memakai thermometer cair. Pertama, tempelkan benda yang akan kita ukur dengan ujung thermometer yang berisi cairan thermometer. Jika kita akan mengukur suhu udara,sebagai contoh, cukup letakkan thermometer pada ruangan yang terlindung dari sinar matahari langsung.Kemudian perhatikan gerakan zat cair dalam thermometer. Tunggu beberapa saat sampai cairan berhenti bergerak. Bacalah besaran skala yang terlihat tepat tegak lurus dengan thermometer.
Yang perlu diperhatikan adalah jangan sampai thermometer pecah karena benda yang diukur terlalu panas,sehingga berada diluar batas maksimal thermometer. Dalam mengukur suhu benda, pastikan tangan kita tidak menyentuh thermometer. Hal ini dapat mempengaruhi pembacaan akhir thermometer.Gunakanalat Bantu seperti penjepit kayu atau penjepit statis. Perlu diingat bahwa setelah mengukur benda panas, thermometer jangan langsung dipakai untuk mengukur benda bersuhu dingin. Hal ini untuk mencegah pecahnya thermometer akan perbedaan suhu yang cukup besar
Thermometer Apung
Thermometer ini merupakan bagian/kelengkapan dari alat evaporasi panci terbuka. Berfungsi untuk mengetahui suhu permukaan air yang terjadi di permukaan bumi/ tanah. Terdiri dari thermometer maksimum (thermometer air raksa) dan thermometer minimum (thermometer alcohol). Suhu rata-rata air didapat dengan menambahkan suhu makimum dan minimum, kemudian dibagi dua. Letak thermometer harus terapung tepat di permukaan air, sehingga dilengkapi dengan pelampung dibagian depan dan melakang yang terbuat dari bahan yang tahan air/ karat (biasanya almunium). Setelah dilakukan pembacaan, posisi indek pada thermometer minimum harus dikembalikan ke suhu actual dengan memiringkannya.
4) Actinograph
Radiasi matahari adalah energi yang dikeluarkan, dipancarkan atau diterima berupa gelombang atau partikel-partikel elektromagnetik. Berdasarkan asal / sumbernya radiasi dapat dibedakan kedalam 3 klasifikasi yaitu :
1. Radiasi solar langsung yaitu radiasi yang dikeluarkan oleh matahari. Radiasi yang menembus lapisan terendah atmosfer juga dibedakan dalam beberapa kelas :
3. Radiasi total adalah jumlah radiasi solar dan terrestrial.
Dengan banyaknya jenis radiasi matahari yang terdapat dalam atmosphere berarti banyak pula alat- alat yang diperlukan untuk mengukur radiasi,misalnya :
Komponen-komponen utama dari actinograph :
Sistem pencatatan pena pada pias dilakukan secara mekanis. Pena bergerak naik turun pada pias yang yang digulung pada silinder jam sehingga dapat membuat jejak (grafik) pada kertas pias yang direkatkan pada silinder yang berputar, kertas pias tersebut terdapat skala waktu dan satuan luas. Dari kertas pias tersebut dapat kita peroleh hasil rekaman intensitas radiasi matahari total di suatu tempat selama waktu tertentu ( harian atau mingguan).
Instalasi atau pemasangan actinograph:
Metode barometris prinsipnya adalah mengukur beda tekanan atmosfer suatu ketinggian menggunakan alat barometer yang kemudian direduksi menjadi beda tinggi. Pengukuran dengan barometer relatif mudah dilakukan, tetapi membutuhkan ketelitian pembacaan yang lebih dibandingkan dua metode lainnya, yaitu metode alat sipat datar dan metode trigonometris. Hasil dari pengukuran barometer ini bergantung pada ketinggian permukaan tanah juga bergantung pada temperatur udara, kelembapan, dan kondisi - kondisi cuaca lainnya. Pada prinsipnya menghitung beda tinggi pada suatu wilayah yang relatif sulit dicapai karena kondisi alamnya dengan bantuan pembacaan tekanan udara atau atmosfer menggunakan alat barometer.
Dari ketiga metode di atas yang keuntungannya lebih besar ialah alat sipat datar, karena setiap ketinggian berbedabeda dan tekanan berbeda - beda maka hasil pengukurannya pun berbeda - beda. Pengukuran sipat datar KDV maksudnya adalah pembuatan serangkaian titik - titik di lapangan yang diukur ketinggiannya melalui pengukuran beda tinggi untuk pengikatan ketinggian titik - titik lain yang lebih detail dan banyak. Tujuan pengukuran sipat datar KDV adalah untuk memperoleh informasi tinggi yang relatif akurat di lapangan yang sedemikian rupa sehingga informasi tinggi pada daerah yang tercakup layak untuk diolah sebagai informasi yang lebih kompleks. Referensi informasi ketinggian diperoleh melalui suatu pengamatan di tepi pantai yang dikenal dengan nama pengamatan pasut. Pengamatan ini dilakukan dengan menggunakan alat-alat sederhana yang bekerja secara mekanis, manual, dan elektronis. Pengukuran sipat datar KDV diawali dengan mengidentifikasi kesalahan sistematis dalam hal ini kesalahan bidik alat sipat datar optis melalui suatu pengukuran sipat datar dalam posisi 2 stand.
Peristiwa alam menunjukan bahwa semakin tinggi suatu tempat maka semakin kecil tekanannya. Hubungan antara tekanan dan ketinggian bergantung pada temperatur, kelembaban dan percepatan gaya gravitasi. Secara sederhana kita dapat menentukan hubungan antara perubahan tekanan dengan perubahan tinggi.
Prosedur pengukuran
Ada beberapa metode pengukuran yang dapat dilakukan, namun disini kita akan bahas dua metode, yaitu:
Misalkan titik - titik A, B, C, D akan ditentukan beda - beda tingginya. Alat ukur yang digunakan satu alat barometer dan satu alat thermometer.
Misal titik A telah diketahui tingginya.
Pengukuran simultan (simultaneous observation)
Pada metode simultan, pencatatan tekanan dan temperatur udara di dua titik yang ditentukan beda tingginya dilakukan pada saat bersamaan.Maksudnya untuk mengeliminir kesalahan karena perubahan kondisi atmosfir. Alat barometer dan thermometer yang digunakan adalah dua buah. Barometer dan thermometer pertama ditempatkan di titik yang diketahui tingginya sedangkan yang lain dibawa ke titik - titik yang akan diukur.
Prosedur pengukuran:
1. Buat jadwal waktu pencatatan. Misalkan t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6...dst
2. Alat - alat pertama (I) ditempatkan di A, dan alat-alat kedua (II) berjalan dari A-B-C-D-C-B-A.
6) Penakar Hujan Jenis Hellman
Cuaca merupakan suatu keadaaan fisis atmosfer sesaat pada suatu tempat dipermukaan bumi dalam waktu yang relative singkat.Salah satu unsur cuaca yang significant dalam present weather (ww) yang diamati oleh seorang pengamat/observer adalah unsur curah.Banyaknya curah hujan yang mencapai tanah atau permukaan bumi dalam selang waktu tertentu dinyatakan dengan ketebalan atau ketinggian air hujan tadi seandainya menutup proyeksi horizontal permukaan bumi tarsebut dan tidak ada yang hilang karena penguapan, limpasan, dan infiltrasi atau penyerapan.Oleh sebab itu, biasanya banyaknya curah hujan dinyatakan dengan satuan millimeter(mm).
Curah hujan merupakan salah satu parameter cuaca yang mana datanya sangat penting diperoleh untuk kepentingan BMG dan masyarakat yang memerlukan data curah hujan tersebut. Hujan memiliki pengaruh yang sangat besar bagi kehidupan manusia, karena dapat memperlancar atau malah menghambat kegiatan manusia. Oleh karena itu kualitas data curah hujan yang didapat haruslah bermutu, memiliki keakuratan yang tinggi. Maka seorang observer / pengamat haruslah mengetahui tentang alat penakar hujan yang dipakai di stasiun pengamat secara baik. Salah satu alat penakar hujan yang sering dipakai ialah Penakar hujan jenis hellman. Fungsi alat ini adalah untuk mengukur curah hujan
Cara kerja:
Penakar hujan jenis Hellman termasuk penakar hujan yang dapatmencatat sendiri. Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong,kemudian terkumpul dalam tabung tempat pelampung. Air ini
menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat (naik keatas).
Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakkannyaselalu mengikuti tangkai pelampung. Gerakkan pena dicatat pada piasyang ditakkan/ digulung pada silinder jam yang dapat berputar denganbantuan tenaga per. Jika air dalam tabung hampir penuh, pena akanmencapai tempat teratas pada pias. Setelah air mencapai atau melewatipuncak lengkungan selang gelas, air dalam tabung akan keluar sampai ketinggian ujung selang dalam tabung dan tangki pelampung dan pena turun dan pencatatannya pada pias merupakan garis lurusvertikal.Dengan demikian jumlah curah hujan dapat dhitung/ditentukan dengan menghitung jumlah garis-garis vertikal yang terdapat pada pias.
Cara Penggunaan Alat/Instrumen
Pengamatan curah hujan dengan penakar hujan jenis hellman dilakukansetiap hari pada jam-jam tertentu dan dalam periode tertentu,meskipun cuaca dalam keadaan cerah atau pada musim kemarau.Adapun cara menggunakan penakar hujan jenis hellman ini pada saatobservasi/pengamat antara lain :
Pada keadaan akhir, pena harus menunjukkan angka nol pada pias. Pekerjaan harus dilakukan setiap kali sesudah penggunaan pias walaupun keaadan cuaca pada saat itu baik atau hari dalam keadaan cerah.Terutama pada musim kemarau, dimana penguapan cukup besar sehingga air pada dasar tabung menguap sampai habis yang akan mengurangi pencatatan curah hujan yang sebenarnya. Pemasangan alat penakar hujan jenis hellman ini sama dengan alat penakar hujan lainnya. Alat ini juga harus memperhatikan beberapa hal secara umum, antara lain :
7) Evaporimeter Panci Terbuka
Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnyauap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan. Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung bagaimana mereka
bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah, sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat
menembus titik didih cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat terbang ke dalam gas dan "menguap"Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola yang cukup buat memberi satu molekul "kecepatan lepas" - energi panas - yang diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap, hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat. Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Energi surya menggerakkan penguapan air dari samudera, danau, embun dan sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan penguapan di dalam stomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai evapotranspirasi.
Pengukuran evaporasi dengan menggunakan evaporimeter memerlukan perlengkapan sebagai berikut :
Evaporimeter panci terbuka adalah sebuah alat yang dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat mencatat jumlahpenguapan yang tejadi selama 24 jam. Evaporimeter termasuk jenis alat konvensional yaitu alat yang harus dibaca pada saat-saat tertentu untuk memperoleh data.Alat ini tidak dapat mencatat sendiri. Evaporimeter merekam penguapan yang terjadi dengan cara membaca angka yang ditunjukkan sesuai tinggi permukaan air dalam panci. Satuan dasar untuk alat Evaporimeter adalah millimeter (mm).Evaporimeter panci terbuka jenis United State Class A Pan mempunyai desain silinder dengan ukuran diameter 120,7cm dan tinggi 25,4cm. Panci tersebut terbuat dari besi,tembaga atau logam lainnya yang anti karat dengan ketebalan 0,8 mm dan biasanya tidak di cat.
Bagian dasar panci dibuatkan pondasi yang terbuat dari kayu yang mempunyai ukuran ketebalan sekitar 3-5 cm, dan diletakkan di atas tanah. Kayu tersebut dicat sehingga tahan terhadap cuaca dan rayap. Bagian atasnya juga dicat putih untuk mengurangi penyerapan radiasi matahari.
Kadar penguapan tidak dapat diukur secara langsung. Oleh karena itu maka prinsip kerja evaporimeter menggunakan perubahan tinggi air dalam panci. Air dalam panci mengibaratkan jumlah penguapan udara yang terjadi dalam area 1m^2 Karena evaporimeter adalah alat yang mengukur kadar penguapan yang terjadi selama 24 jam, maka pengamatan penguapan menggunakan evaporimeter, khususnya dengan evaporimeter panci terbuka jenis United State Class A Pan dilakukan satu kali sehari yaitu pada jam 07.00 WIB atau 00.00 UTC. Atau jika pada stasiun klimatologi yaitu pada jam 07.30, 13.30, dan 17.30 WIB.
Evaporimeter panci terbuka digunakan untuk mengukur evaporasi. Makin luas permukaan panci, makin representatif atau makin mendekati penguapan yang sebenarnya terjadi pada permukaan danau, waduk, sungai dan lain-lainnya.
Untuk daerah tropis seperti indonesia, hujan merupakan faktor pembatas penting dalam pertumbuhan dan produksi tanaman pertanian. Selain hujan, unsur iklim lain yang mempengaruhi pertumbuhan tanaman adalah suhu, angin, kelembaban dan sinar matahari. Setiap tanaman pasti memerlukan air dalam siklus hidupnya, sedangkan hujan merupakan sumber air utama bagi tanaman. Berubahnya pasokan air bagi tanaman yg disebabkan oleh berubahnya kondisi hujan tentu saja akan mempengaruhi siklus pertumbuhan tanaman. Itu merupakan contoh global pengaruh ikliim terhadap tanaman.
Unsur-unsur cuaca yang diamati dalam klimatologi pertanian meliputi: radiasi matahari, suhu, kelembaban nisbi udara, tekanan udara, evaporasi, curah hujan, angin, dan awan. Sedangkan unsur organisme pertanian yang diamati tergantung pada tujuan penelitian pertanian seperti: fase pertumbuhan tanaman, produksi tanaman, serangan hama dan penyakit tanaman, dan lain -lain.
Stasiun klimatologi pertanian merupakan stasiun meteorologi pertanian yang mampu menyelenggarakan pengamatan cuaca dan biologi dalam jangka waktu yang panjang dan teratur. Penempatan stasiun klimatologi harus ada pada setiap titik jaringan pengamatan internasional secara mantap, minimal dalam jangka waktu 10 tahun tidak boleh dipindahkan. Oleh karena itu dalam penentuan lokasinya harus tepat, yaitu lokasi yang mewakili lingkungan alam yang tidak mudah berubah, sehingga data yang diperoleh dapat terjamin.
Stasiun klimatologi pertanian hendaknya dapat mengukur atau menaksir hubungan alamiah antara iklim, tanah, air dan tanaman. Tingkat ketelitian tergantung pada tujuan pengukuran data, segi teknik, dan seberapa jauh kemungkinan pelaksanaan pengumpulan data dapat dicapai.
Kebutuhan pokok yang harus dipenuhi agar dapat menghasilkan data yang benar ialah :
- Letak stasiun harus mewakili hubungan alamiah dari: iklim, tanah, air, tanaman di daerah luas sehingga data yang diperoleh dapat memenuhi sasaran
- Masing-masing alat menghasilkan data yang benar, tidak rusak dan mudah dirawat.
- Pembacaan skala dan perekaman data mudah dilaksanakan.
- Tersedia cukup tenaga pengamat, terlatih baik dan bertempat tinggal di dekat stasiun untuk menjamin pengawasan terhadap stasiun dan kelancaran pengamatan.
1) Anemometer
Arah angin adalah arah dari mana tiupan angin berasal. Bila angin itu datang dari Selatan, maka arah anginnya adalah Utara, datangnya dari laut, dinyatakan angin laut. Arah angin untuk angi di daerah permukaan biasanya dinyatakan dalam 16 arah kompas yang dikenal dengan istilah Wind Rose, sedangkan untuk angin di daerah atas dinyatakan dengan derajat dimulai dari arah Utara bergerak searah jarum jam sampai di arah yang bersangkutan. Bila tidak ada tiupan angin maka arah angin dinyatakan dengan kode 00 dan bila angin berasal dari titik utara dinyatakan dengan 3600. Arah angin tiap saat dapat dilihat dari posisi panah angin (Wind Vane), atau dari posisi kantong angin (Wind Sack). Pengamatan dengan kantong umumnya dilakukan dilapangan terbang. Untuk dapat memberikan petunjukan arah yang lebih mudah dilihat maka panah angin dihubungkan dengan sistem aliran listrik sehingga posisi panah angin langsung ditunjukan oleh jarum pada kotak monitornya. Perkembangan lebih lanjut dari sistem ini menghasilkan rekaman pada silinder berpias. Panah angin umumnya dipasang bersama dengan mangkok anemometer dengan ketinggian 10 meter.Kecepatan angin adalah jarak tempuh angin atau pergeraakan udara per satuan waktu dan dinyatakan dalam satuan meter per detik (m/d), kilometer per jam (km/j), dan mil per jam (ml/j). Satuan mil (mil laut) per jam disebut juga knot (kn); 1 kn = 1,85 km/j = 1,151ml/j = 0,514 m/d atau 1 m/d = 2,237 ml/j = 1,944 kn. Kecepatan angin bervariasi dengan ketinggian dari permukaan tanah, sehingga dikenal adanya profil angin, dimana makin tinggi gerakan angin makin cepat. Kecepatan angin diukur dengan menggunakan alat yang disebut Anemometer atau
Anemograf.
Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur arah dan kecepatan angin. Satuan meteorologi dari kecepatan angin adalah Knots (Skala Beaufort). Sedangkan satuan meteorologi dari arah angin adalah 0^o– 360^o dan arah mata angin. Anemometer harus ditempatkan di daerah terbuka.
Pada saat tertiup angin, baling-baling yang terdapat pada anemometer akan bergerak sesuai arah angin. Di dalam anemometer terdapat alat pencatat yang akan menghitung kecepatan angin. Hasil yang diperoleh alat akan dicatat, kemudian dicocokkan dengan Skala Beaufort.
 |
| Alat ukur kecepatan angin (Anemometer) |
Cara kerja anemometer:
Angin yang bertiup akan membuat anemometer berputar dan kecepatan angin akan ditunjukkan oleh spidometer yang tertera pada alat. Anemometer berupa baling-baling yang as nya dihubungkan dengan dinamo penghasil arus listrik. Apa bila angin bertiup baling-baling akan berputar dan memutar dinamo dan akan diperoleh arus listrik. Arus listrik ini kemudian diconvert ke satuan kecepatan, knot atau m/detik. Alat penunjuk arah angin berupa bendera yang kaku (lempengan) yang as nya dihubungkan dengan tahanan listrik geser (tahanan geser). Besarnya tahanan akan berubah-ubah seiring dengan perubahan bendera arah penunjuk angin. Arus listrik yang tetap dialirkan melalui tahanan geser tersebut, setelah melalui tahanan tersebut otomatis besarnya arus listrik akan berubah dan diconvert ke derajat arah angin/mata angin.
2) Campbell Stokes
Lama penyinaransurya adalah lamanya surya bersinar cerah sampai ke permukaan bumi selama periode satu hari, diukur dalam jam. Periode satu hari disini lebih tepat disebut panjang hari yakni jangka waktu selama surya berada di atas horison. Halangan terhadap pancaran cahaya surya terutama awan, kabut, aerosol atau benda-benda pengotor atmosfer lainnya.
Lama penyinaran ditulis dalam satuan jam sampai nilai persepuluhan atau dalam persen terhadap panjang hari. Lama penyinaran surya dapat diukur dengan berbagai macam alat yang dapat merekam sinar yang mencapai di permukaan bumi sejak terbit hingga terbenam mampu merekam dengan tepat sampai nilai persepuluh jam (6menit). Terdapat empat macam/tipe alat perekam sinar surya, yaitu : Tipe Campbell Stokes, Tipe Jordan, Tipe Marvin, danTipe Foster. Dari 4 tipe tersebut hanya tipe Tipe Campbell Stokes dan Tipe Jordan saja yang banyak dipakai di Indonesia (Anonim, 2002 )
 |
| Alat ukur lama penyinaran surya (Campbell stokes) |
Pengamatan lamanya penyinaran matahari menggunakan alat yang dinamakan Sun Shine Recorder type Cambell Stokes. Alat ini berupa bola kaca dan dibawahnya tepat di titik api dipasangi kertas yang sudah ada skala jamnya. Pada waktu ada sinar Matahari titik api akan memanasi kertas tadi hingga membuat jejak gosong yang memanjang, Jejak gosong tersebut menunjukan lama penyinaran Matahari atau jumlah waktu sinar Matahari sampai kepermukaan karena tidak terhalangoleh partikel/benda lain seperti awan dsb.
Cara kerja Campbell Stokes:
Lamanya penyinaran sinar matahari dicatat dengan jalan memusatkan (memfokuskan) sinar matahari melalui bola gelas hingga fokus sinar matahari tersebut tepatmengenai pias yang khusus dibuat untuk alat ini dan meninggalkan pada jejak pias.
Dipergunakannya bola gelas dimaksudkan agar alat tersebut dapat dipergunakan untuk memfokuskan sinar matahari secara terus menerus tanpa terpengaruh oleh posisi matahari. Pias ditempatkan pada kerangka cekung yang konsentrik dengan bola gelas dan sinar yang difokuskan tepat mengenai pias. Jika matahari bersinar sepanjang hari dan mengenai alat ini, maka akan diperoleh jejak pias terbakar yang tak terputus. Tetapi jika matahari bersinar terputus-putus, maka jejak di piaspun akan terputus-putus. Dengan menjumlahkan waktu dari bagian-bagian terbakar yang terputus-putus akan diperoleh lamanya penyinaran matahari.
3) Thermometer
Pada abad 17 terdapat 30 jenis skala yang membuat para ilmuan kebingungan. Hal ini memberikan inspirasi pada Anders Celcius (1701 -1744) sehingga pada tahun 1742 dia memperkenalkan skala yang digunakan sebagai pedoman pengukuran suhu. Skala ini diberinama sesuai dengan namanya yaitu Skala Celcius. Apabila benda didinginkan terus maka suhunya akan semakin dingin dan partikelnya akan berhenti bergerak, kondisi ini disebut kondisi nol mutlak. Skala Celcius tidak bisa menjawab masalah ini maka Lord Kelvin (1842 - 1907) menawarkan skala baru yang diberi nama Kelvin. Skala kelvin dimulai dari 273° K ketika air membeku dan 373° K ketika air mendidih. Sehingga nol mutlak sama dengan 0° K atau -273°C. Selain skala tersebut ada juga skala Reamur dan Fahrenheit. Untuk skala Reamur air membeku pada suhu 0°R dan mendidih pada suhu 80°R sedangkan pada skala Fahrenheit air membuka pada suhu 32°F dan mendidih pada suhu 212°F.
Termometer menurut Kanginan (2007:54) adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu dengan tepat dan menyatakannya dengan suatu angka.Pembuatan termometer pertama kali dipelopori oleh Galileo Galilei (1564 – 1642) pada tahun 1595. Alat tersebut disebut dengan termoskop yang berupa labu kosong yang dilengkapi pipa panjang dengan ujung pipa terbuka. Mula-mula dipanaskan sehingga udara dalam labu mengembang. Ujung pipa yang terbuka kemudian dicelupkan kedalam cairan berwarna. Ketika udara dalam tabu menyusut, zat cair masuk kedalam pipa tetapi tidak sampai labu. Beginilah cara kerja termoskop. Untuk suhu yang berbeda, tinggi kolom zat cair di dalam pipa juga berbeda. Tinggi kolom ini digunakan untuk menentukan suhu. Prinsip kerja termometer buatan Galileo berdasarkan pada perubahan volume gas dalam labu. Tetapi dimasa ini termometer yang sering digunakan terbuatdari bahan cair misalnya raksa dan alkhohol. Prinsip yang digunakan adalah pemuaian zat cair ketika terjadi peningkatan suhu benda.
Secara umum, cara kerja thermometer adalah sebagai berikut : Ketika temperatur naik, cairan di bola tabung mengembang lebih banyak daripada gelas yg menutupinya. Hasilnya, benang cairan yg tipis dipaksa ke atas secara kapiler. Sebaliknya, ketika temperatur turun, cairan mengerut dan cairan yg tipis di tabung bergerak kembali turun. Gerakan ujung cairan tipis yg dinamakan meniscus dibaca terhadap skala yg menunjukkan temperatur.
Zat untuk termometer haruslah zat cair dengan sifat termometrik artinya mengalami perubahan fisis pada saat dipanaskan atau didinginkan, misalnya raksa dan alkohol. zat cair tersebut memiliki dua titik tetap (fixed points), yaitu titik tertinggi dan titik terendah. Misalnya, titik didih air dan titik lebur es untuk suhu yang tidak terlalu tinggi. Setelah itu, pembagian dilakukan di antara kedua titik tetap menjadi bagian-bagian yang sama besar, misalnya termometer skala Celcius dengan 100 bagian dan setiap bagiannya bernilai 1^0C.
Contoh sifat-sifat zat yang biasa digunakan untuk membuat termometer
adalah:
- Pemuaian suatu kolom cairan dalam suatu kapiler,
- Hambatan listrik dan seutas kawat platina,
- Beda potensial pada suatu termokopel,
- Pemuaian suatu keeping bimetal,
- Tekanan gas pada volum tetap,
- Radiasi yang dipancarkan benda.
- Skalanya mudah dibaca,
- Aman untuk digunakan,
- Kepekaan pengukurannya,
- Lebar jangkauan suhu yang mampu diukur
Psychrometer standard ini ditempatkan didalam sangkar meteorologi dengan ketinggian berbeda seperti yang tersebut diatas, yaitu terdiri dari : Thermometer Bola Basah dan Bola Kering. Themometer bola basah dan bola kering ini berfungsi untuk menentukan kelembaban udara, suhu udara, dan titik embun. Alat ini terdiri dari 2 buah thermometer air raksa yang dipasang berdampingan secara vertikal. Bola dari salah satu thermometer dibungkus dengan kain kasa/muslin yang tergantung pada bejana kecil berisi air murni, sehingga bola thermometer selalu basah dan disebut sebagai bola basah, sedangkan yang lain tidak dibungkus disebut sebagai bola kering.
 |
| Psychrometer Standard |
Thermometer Maksimum.
Thermometer Maksimumberfungsi untuk mengukur suhu udara maksimum. Cairan yang digunakan padathermometer maksimum ini adalah air raksa, adanya penyempitan pada pipa kapileryang berdekatan dengan reservoir merupakan ciri thermometer maksimum.Thermometer ini dipasang dengan kemiringan 2º secara horizontal didalam sangkarmeteorologi.
Prinsip kerja thermometer ini,yaitu jika suhu udara naik ,maka air raksa dalam bola akanmemuai mendorong cairan airraksa keluar melalui pipa yangmenyempit, suhu udara terusnaik sampai mencapai nilaimaksimum. Jika suhu udaraturun, cairan air raksa dalambola akan menyusut sehinggaalur air raksa dalam pipa kapiler terputus, namun ujung air raksa tetap menunjukkannilai skala yang maksimum.
 |
| Thermometer maksimum |
Thermometer Minimum
Thermometer Minimum berfungsi untuk mengukur suhu terendah/minimum pada suatu periode pengamatan. Cairan yang digunakan pada thermometer ini adalah alkohol. Pada pipa kapiler berisikan indeks (batang kaca kecil). Thermometer ini dipasang secara horizontal didalam sangkar meteorologi. Prinsip kerja thermometer ini, yaitu jika suhu turun, alkohol akan menyusut dan permukaan alkohol akan menarik indeks ke arah skala lebih kecil, sebaliknya jika suhu naik, permukaan alkohol akan naik sedangkan indeks tetap tertinggal menunjukkan skala yang terendah yang dicapai suhu udara. Waktu pengamatan: dilakukan pada jam 14.00 WIB. Setelah dilakukan pengamatan/ pembacaan skala, posisi indeks harus dikembalikan ke posisi suhu pada waktu itu.
Cara Menggunakan
Karena thermometer yang paling sering digunakan adalah thermometer cair, maka kali ini akan kita bahas cara memakai thermometer cair. Pertama, tempelkan benda yang akan kita ukur dengan ujung thermometer yang berisi cairan thermometer. Jika kita akan mengukur suhu udara,sebagai contoh, cukup letakkan thermometer pada ruangan yang terlindung dari sinar matahari langsung.Kemudian perhatikan gerakan zat cair dalam thermometer. Tunggu beberapa saat sampai cairan berhenti bergerak. Bacalah besaran skala yang terlihat tepat tegak lurus dengan thermometer.
 |
| Thermometer minimum |
Thermometer Apung
Thermometer ini merupakan bagian/kelengkapan dari alat evaporasi panci terbuka. Berfungsi untuk mengetahui suhu permukaan air yang terjadi di permukaan bumi/ tanah. Terdiri dari thermometer maksimum (thermometer air raksa) dan thermometer minimum (thermometer alcohol). Suhu rata-rata air didapat dengan menambahkan suhu makimum dan minimum, kemudian dibagi dua. Letak thermometer harus terapung tepat di permukaan air, sehingga dilengkapi dengan pelampung dibagian depan dan melakang yang terbuat dari bahan yang tahan air/ karat (biasanya almunium). Setelah dilakukan pembacaan, posisi indek pada thermometer minimum harus dikembalikan ke suhu actual dengan memiringkannya.
 |
| Thermometer apung |
Radiasi matahari adalah energi yang dikeluarkan, dipancarkan atau diterima berupa gelombang atau partikel-partikel elektromagnetik. Berdasarkan asal / sumbernya radiasi dapat dibedakan kedalam 3 klasifikasi yaitu :
1. Radiasi solar langsung yaitu radiasi yang dikeluarkan oleh matahari. Radiasi yang menembus lapisan terendah atmosfer juga dibedakan dalam beberapa kelas :
- Radiasi solar langsung yaitu radiasi solar yang datang dari sudut bulat cakram dari matahari
- Radiasi solar global yatu radiasi solar yang diterima oleh permukan horizontal berupa radiasi solar langsung dan radiasi yang dihamburkan kearah bawah sewaktu melewati lapisan radiasi yaitu radiasi solar yang dihamburkan ke arah bawah oleh lapisan atmosfer (bagian kedua dari radiasi global)
- Radiasi solar yang dipantulkan yaitu radiasi solar yang dipantulkan ke atas oleh permukaan bumi dan dihamburkan oleh lapisan atmosfer antara permukaan bumi dan titik pengamatan.
3. Radiasi total adalah jumlah radiasi solar dan terrestrial.
Dengan banyaknya jenis radiasi matahari yang terdapat dalam atmosphere berarti banyak pula alat- alat yang diperlukan untuk mengukur radiasi,misalnya :
- Pyrheliometer untuk mengukur radiasi langsung Solarimeter dan Pyranometer dan actinograph untuk radiasi total
- Pyrgeometer untuk mengukur radiasi bumi
- Net Pyrradiometer untuk mengetahui radiasi total .
Komponen-komponen utama dari actinograph :
- Sensor, yang terdiri dari masing-masing 2 strip bimetal yang bercat hitam dan putih
- Glass dome (bulatan bola gelas), mentransmisikan 90% energi elektromagnetik
- Plat pengatur bimetal
- Mekanik pembesar
- Tangkai dan pena pencatat
- Drum clock / silinder berputar yang dilengkapi dengan kertas pias
- Pengatur atau perata-rata air
- Kontainer silica gel, menyerap uap air agar tidak terjadi kondensasi pada permukaan glassdome
- Bagian dasar
- Penutup atau cover
Sistem pencatatan pena pada pias dilakukan secara mekanis. Pena bergerak naik turun pada pias yang yang digulung pada silinder jam sehingga dapat membuat jejak (grafik) pada kertas pias yang direkatkan pada silinder yang berputar, kertas pias tersebut terdapat skala waktu dan satuan luas. Dari kertas pias tersebut dapat kita peroleh hasil rekaman intensitas radiasi matahari total di suatu tempat selama waktu tertentu ( harian atau mingguan).
 |
| Actinograph |
- Letakkan actinograph pada permukaan datar/rata-rata ± 150 cm diatas permukaan harus bebas dari pohon maupun bangunan yang menghalangi ke arah alat dan bebas dari bahan-bahan yang dapat memantulkan tanah. Lokasi pemasangan sinar kuat ke arah alat
- Atur posisi bimetallic persegi panjang searah utara selatan dan kaca jendela ke arah timur.
- Atur traveling alat melalui kaki-kaki yang dapat diatur/diputar
- Kebersihan alat harus selalu diperhatikan terutama bagian glassdome
- Silica gel harus diganti secara periodik sesuai iklim dimana ia ditempatkan
- Seal karet yang terletak pada bagian dasar secara periodik harus diganti terutama jika sudah kurang elastis/rusak
- Awal operasi dimulai pada pukul 06.00 waktu setempat (saat matahari belum belum bersinar)
- Buka cover/penutup alat
- Lepaskan drumclock dari shafnya
- pasang kertas pias, sisi pias tepat terhimpit di penjepit drumclock.
- Hidupkan system drumclock .
- Pasang drumclock kembali pada tempatnya
- Putar drumclock agar ujung pena tepat jatuh pada jam dan hari awal pengukuran
- tutup kembali cover/penutup
- Setelah matahari terbenam selama 1,5 jam, pias harus diambil
- Pada hari berikutnya, ulangi langkah 1 s/d 9
Metode barometris prinsipnya adalah mengukur beda tekanan atmosfer suatu ketinggian menggunakan alat barometer yang kemudian direduksi menjadi beda tinggi. Pengukuran dengan barometer relatif mudah dilakukan, tetapi membutuhkan ketelitian pembacaan yang lebih dibandingkan dua metode lainnya, yaitu metode alat sipat datar dan metode trigonometris. Hasil dari pengukuran barometer ini bergantung pada ketinggian permukaan tanah juga bergantung pada temperatur udara, kelembapan, dan kondisi - kondisi cuaca lainnya. Pada prinsipnya menghitung beda tinggi pada suatu wilayah yang relatif sulit dicapai karena kondisi alamnya dengan bantuan pembacaan tekanan udara atau atmosfer menggunakan alat barometer.
Dari ketiga metode di atas yang keuntungannya lebih besar ialah alat sipat datar, karena setiap ketinggian berbedabeda dan tekanan berbeda - beda maka hasil pengukurannya pun berbeda - beda. Pengukuran sipat datar KDV maksudnya adalah pembuatan serangkaian titik - titik di lapangan yang diukur ketinggiannya melalui pengukuran beda tinggi untuk pengikatan ketinggian titik - titik lain yang lebih detail dan banyak. Tujuan pengukuran sipat datar KDV adalah untuk memperoleh informasi tinggi yang relatif akurat di lapangan yang sedemikian rupa sehingga informasi tinggi pada daerah yang tercakup layak untuk diolah sebagai informasi yang lebih kompleks. Referensi informasi ketinggian diperoleh melalui suatu pengamatan di tepi pantai yang dikenal dengan nama pengamatan pasut. Pengamatan ini dilakukan dengan menggunakan alat-alat sederhana yang bekerja secara mekanis, manual, dan elektronis. Pengukuran sipat datar KDV diawali dengan mengidentifikasi kesalahan sistematis dalam hal ini kesalahan bidik alat sipat datar optis melalui suatu pengukuran sipat datar dalam posisi 2 stand.
 |
| Barometer Jenis Anaroid |
Prosedur pengukuran
Ada beberapa metode pengukuran yang dapat dilakukan, namun disini kita akan bahas dua metode, yaitu:
- Metode pengukuran tunggal (single observation)
- Metode pengukuran simultan (simultaneous observation)
Misalkan titik - titik A, B, C, D akan ditentukan beda - beda tingginya. Alat ukur yang digunakan satu alat barometer dan satu alat thermometer.
 |
| Pengukuran Tunggal |
Misal titik A telah diketahui tingginya.
- Pertama sekali catat tekanan dan temperatur udara di A.
- Kemudian kita berjalan menuju titik B, C, D dan kemudian kembali ke C, B, dan A. Pada titik-titik yang dilalui tadi (B, C, D, C, B, A) kita catat pula tekanan dan temperatur udaranya.
- Dengan pencatatan besaranbesaran tekanan dan temperatur di setiap titik, dengan rumus 8 dapat dihitung beda-beda tingginya.
- Dan dari ketinggian A dapat dihitung ketinggian B, C, dan D
Pengukuran simultan (simultaneous observation)
Pada metode simultan, pencatatan tekanan dan temperatur udara di dua titik yang ditentukan beda tingginya dilakukan pada saat bersamaan.Maksudnya untuk mengeliminir kesalahan karena perubahan kondisi atmosfir. Alat barometer dan thermometer yang digunakan adalah dua buah. Barometer dan thermometer pertama ditempatkan di titik yang diketahui tingginya sedangkan yang lain dibawa ke titik - titik yang akan diukur.
Prosedur pengukuran:
1. Buat jadwal waktu pencatatan. Misalkan t0, t1, t2, t3, t4, t5, t6...dst
2. Alat - alat pertama (I) ditempatkan di A, dan alat-alat kedua (II) berjalan dari A-B-C-D-C-B-A.
- Pada pukul t0, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan A (II)
- Pada pukul t1, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan B (II)
- Pada pukul t2, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan C (II)
- Pada pukul t3, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan D (II)
- Pada pukul t4, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan D (II)
- Pada pukul t5, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan C (II)
- Pada pukul t6, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan B (II)
- Pada pukul t7, catat tekanan dan temperatur di A (I) dan A (II)
 |
| Pengukuran Simultan |
Cuaca merupakan suatu keadaaan fisis atmosfer sesaat pada suatu tempat dipermukaan bumi dalam waktu yang relative singkat.Salah satu unsur cuaca yang significant dalam present weather (ww) yang diamati oleh seorang pengamat/observer adalah unsur curah.Banyaknya curah hujan yang mencapai tanah atau permukaan bumi dalam selang waktu tertentu dinyatakan dengan ketebalan atau ketinggian air hujan tadi seandainya menutup proyeksi horizontal permukaan bumi tarsebut dan tidak ada yang hilang karena penguapan, limpasan, dan infiltrasi atau penyerapan.Oleh sebab itu, biasanya banyaknya curah hujan dinyatakan dengan satuan millimeter(mm).
Curah hujan merupakan salah satu parameter cuaca yang mana datanya sangat penting diperoleh untuk kepentingan BMG dan masyarakat yang memerlukan data curah hujan tersebut. Hujan memiliki pengaruh yang sangat besar bagi kehidupan manusia, karena dapat memperlancar atau malah menghambat kegiatan manusia. Oleh karena itu kualitas data curah hujan yang didapat haruslah bermutu, memiliki keakuratan yang tinggi. Maka seorang observer / pengamat haruslah mengetahui tentang alat penakar hujan yang dipakai di stasiun pengamat secara baik. Salah satu alat penakar hujan yang sering dipakai ialah Penakar hujan jenis hellman. Fungsi alat ini adalah untuk mengukur curah hujan
Cara kerja:
Penakar hujan jenis Hellman termasuk penakar hujan yang dapatmencatat sendiri. Jika hujan turun, air hujan masuk melalui corong,kemudian terkumpul dalam tabung tempat pelampung. Air ini
menyebabkan pelampung serta tangkainya terangkat (naik keatas).
Pada tangkai pelampung terdapat tongkat pena yang gerakkannyaselalu mengikuti tangkai pelampung. Gerakkan pena dicatat pada piasyang ditakkan/ digulung pada silinder jam yang dapat berputar denganbantuan tenaga per. Jika air dalam tabung hampir penuh, pena akanmencapai tempat teratas pada pias. Setelah air mencapai atau melewatipuncak lengkungan selang gelas, air dalam tabung akan keluar sampai ketinggian ujung selang dalam tabung dan tangki pelampung dan pena turun dan pencatatannya pada pias merupakan garis lurusvertikal.Dengan demikian jumlah curah hujan dapat dhitung/ditentukan dengan menghitung jumlah garis-garis vertikal yang terdapat pada pias.
 |
| Penakar Hujan Jenis Hellman |
Cara Penggunaan Alat/Instrumen
Pengamatan curah hujan dengan penakar hujan jenis hellman dilakukansetiap hari pada jam-jam tertentu dan dalam periode tertentu,meskipun cuaca dalam keadaan cerah atau pada musim kemarau.Adapun cara menggunakan penakar hujan jenis hellman ini pada saatobservasi/pengamat antara lain :
- Buka pintu bagian muka instrument (penakar hujan jenis hellmanini), kemudian singkirkan pena dari pias, lalu angkat silinder jam perlahanlahan kearah vertical.
- Putar per jam secukupnya (jangan terlalu keras atau pol), ambil kertas pias untuk hellman yang baru dan tulis tanggal pemasangan kertas tersebut, nama stasiun dan nama observer/ pengamat yang bertugas pada saat tersebut pada sisi kiri.
- Pasang pias pada silinder jam dengan menggunakan alat penjepit pias yang melekat pada silinder. Pada saat pemasangan pias, diusahakan agar pena menunjukkan atau mendekati waktu setempat.
- Letakkan kembali silinder pada tempatnya, lalu cocokkan waktu yang ditunjukkan pada pena pias dengan waktu setempat dengan jalan memutar kekiri atau kekanan silinder petrlahan-lahan tetapi tidak boleh terlalu banyak putaran.
- Isi pena dengan tinta recorder, dengan catatan tinta tidak boleh terlalu penuh. Cukup hanya dengan mengisi tiga perempat bagian saja dengan tujuan supaya tinta tidak mudah tumpah pada waktu penggantian pias dan cuaca dalam keadaan lembab.
- Ambil air sebanyak 200 ml (dapat menggunakan gelas penakar hellman), kemudian tuangkan kedalam corong penakar hujan secar perlahan-lahan sehingga air tumpah keluardan pada pias terdapat garis vertical dari angka nol sampai sepuluh.
Pada keadaan akhir, pena harus menunjukkan angka nol pada pias. Pekerjaan harus dilakukan setiap kali sesudah penggunaan pias walaupun keaadan cuaca pada saat itu baik atau hari dalam keadaan cerah.Terutama pada musim kemarau, dimana penguapan cukup besar sehingga air pada dasar tabung menguap sampai habis yang akan mengurangi pencatatan curah hujan yang sebenarnya. Pemasangan alat penakar hujan jenis hellman ini sama dengan alat penakar hujan lainnya. Alat ini juga harus memperhatikan beberapa hal secara umum, antara lain :
- Tempat terbuka, bebas dari hambatan seperti bangunan, pepohonan dan lain-lain. Jarak ideal sebuah alat penakar hujan dari penghambat adalah 2x ketinggian penghambat.
- Efek angin, Sebaiknya disekeliling alat dipasangkan penahan angin agar data yang didapat lebih akurat. Penahan angin harus diletakkan mengelilingi alat tetapi tidak boleh telalu dekat dan ketinggiannya tidak boleh terlalu tinggi dari alat.
- Ketinggian alat, Biasanya disesuaikan dengan kebutuhan dan/atau Negara bersangkutan. BMG menetapkan ketinggian alat penakar hujan adalah 120 cm diatas permukaan tanah berumput tipis.
- Cat, sebaiknya menggunakan warna putih/chrome untuk mengurangi efek penguapan.
- Pelindung alat/pagar, apabila alat dianggap perlu untuk dikelilingi pagar, maka ketinggian pagar tidak boleh melebihi tinggi alat (biasanya cukup 1 m). Pada umumnya pemasangan penakar hujan janis hellman disesuaikan dengan pola lapangan alat-alat. Penakar hujan dipasang atau disekrup diatas sebuah pondasi yang terdiri dari lapisan papan, lapisan beton dan lapisan batu sungai.
7) Evaporimeter Panci Terbuka
Penguapan atau evaporasi adalah proses perubahan molekul di dalam keadaan cair (contohnya air) dengan spontan menjadi gas (contohnyauap air). Proses ini adalah kebalikan dari kondensasi. Umumnya penguapan dapat dilihat dari lenyapnya cairan secara berangsur-angsur ketika terpapar pada gas dengan volume signifikan. Rata-rata molekul tidak memiliki energi yang cukup untuk lepas dari cairan. Bila tidak cairan akan berubah menjadi uap dengan cepat. Ketika molekul-molekul saling bertumbukan mereka saling bertukar energi dalam berbagai derajat, tergantung bagaimana mereka
bertumbukan. Terkadang transfer energi ini begitu berat sebelah, sehingga salah satu molekul mendapatkan energi yang cukup buat
menembus titik didih cairan. Bila ini terjadi di dekat permukaan cairan molekul tersebut dapat terbang ke dalam gas dan "menguap"Ada cairan yang kelihatannya tidak menguap pada suhu tertentu di dalam gas tertentu (contohnya minyak makan pada suhu kamar). Cairan seperti ini memiliki molekul-molekul yang cenderung tidak menghantar energi satu sama lain dalam pola yang cukup buat memberi satu molekul "kecepatan lepas" - energi panas - yang diperlukan untuk berubah menjadi uap. Namun cairan seperti ini sebenarnya menguap, hanya saja prosesnya jauh lebih lambat dan karena itu lebih tak terlihat. Penguapan adalah bagian esensial dari siklus air. Energi surya menggerakkan penguapan air dari samudera, danau, embun dan sumber air lainnya. Dalam hidrologi penguapan dan transpirasi (yang melibatkan penguapan di dalam stomata tumbuhan) secara kolektif diistilahkan sebagai evapotranspirasi.
Pengukuran evaporasi dengan menggunakan evaporimeter memerlukan perlengkapan sebagai berikut :
- Panci Bundar Besar, terbuat dari besi yang dilapisi bahan anti karat. Panci ini mempunyai garis tengah 122 cm dan tingginya 25,4 cm.2.
- Hook Gauge, Suatu alat untuk mengukur perubahan tinggi permukaan air dalam panci. Hook Gauge mempunyai bermacam-macam bentuk, sehingga cara pembacaannya berlainan. Untuk jenis cassella, terdiri dari sebuah batang yang berskala, dan sebuah sekrup yang berada pada batang tersebut, digunakan untuk mengatur letak ujung jarum pada permukaan air dalam panci. Sekrup ini berfungsi sebagai micrometer yang dibagi menjadi 50 bagian. Satu putaran penuh dari micrometer mencatat perubahan ujung jarum setinggi 1 mm. Hook gauge buatan Perancis mempunyai micrometer yang dibagi menjadi 20 bagian. Dalam satu bagian menyatakan perubahan tinggi jarum 0,1 mm, berarti untuk satu putaran penuh, perubahan tinggi jarum sebanyak 2 mm.
- Still Well, Bejana terbuat dari logam (kuningan) yang berbentuk silinder dan mempunyai 3 buah kaki. Pada tiap kaki terdapat skrup untu menyetel/ mengatur kedudukan bejana agar letaknya horizontal. Pada dasar bejana terdapat sebuah lubang, sehingga permukaan air dalam bejana sama tinggi dengan permukaan air dalam panci. Bejana digunakan selain untuk tempat meletakkan hook gauge, juga membuat permukaan air dalam bejana menjadi tenang dibandingkan dengan pada panci, sehingga penyetelan ujung jarum dapat lebih mudah dilakukan.
- Thermometer air dan thermometer maximum/ minimum, Thermometer air merupakan jenis thermometer biasa yang dipasang tegak dengan menggunakan klem. Letak bola thermometer di bawah permukaan air. Dengan demikian suhu air dapat diketahui hanya pada waktu dilakukan pembacaan. Floating maximum dan minimum thermometer digunakan untuk mencatat suhu maximum dan minimumair yang terjadi dalam 24 jam. Pada umumnya alat ini terdiri dari sebuah pipa gelas yang berbentuk huruf U dengan dua buah bola pada kedua ujungnya. Thermometer dipasang pada rangka baja non magnetis yang terapung sdikit di bawah permukaan air oleh pelampung aluminium. Kedua bola thermometer dilindungi terhadap radiasi. Indeks dibuat dari gelas dengan sumbu besi dan mempunyai pegas sehingga dapat dipengeruhi gaya magnet. Suhu maximum ditunjukkan oleh kanan index dalam tabung atas. Suhu minimum ditunjukkan oleh ujung kanan indeks dalam tabung bawah. Magnet batang digunakan untuk menyetel kedudukan index setelah suhu dibaca.
- Cup Counter Anemometer, Alat ini dipasang sebelah selatan dekat pusat panci, dengan mangkok-mangkoknya sedikit lebih tinggi. Terutama sekali digunakan untuk mengukur banyaknya angin selama 24 jam.
- Pondasi/Alas, Dibuat dari kayu dicat sehingga tahan terhadap cuaca dan rayap. Bagian ata kayu dicat putih untuk mengurngi penyerapan radiasi sinar matahari. Penakar hujan biasa, Untuk memperoleh data curah hujan, yang digunakan dalam menentukan penguapan pada hari-hari hujan. Penakar hujan dipasang +2m dari evaporimeter.
 |
| Evaporimeter Panci Terbuka |
Bagian dasar panci dibuatkan pondasi yang terbuat dari kayu yang mempunyai ukuran ketebalan sekitar 3-5 cm, dan diletakkan di atas tanah. Kayu tersebut dicat sehingga tahan terhadap cuaca dan rayap. Bagian atasnya juga dicat putih untuk mengurangi penyerapan radiasi matahari.
Kadar penguapan tidak dapat diukur secara langsung. Oleh karena itu maka prinsip kerja evaporimeter menggunakan perubahan tinggi air dalam panci. Air dalam panci mengibaratkan jumlah penguapan udara yang terjadi dalam area 1m^2 Karena evaporimeter adalah alat yang mengukur kadar penguapan yang terjadi selama 24 jam, maka pengamatan penguapan menggunakan evaporimeter, khususnya dengan evaporimeter panci terbuka jenis United State Class A Pan dilakukan satu kali sehari yaitu pada jam 07.00 WIB atau 00.00 UTC. Atau jika pada stasiun klimatologi yaitu pada jam 07.30, 13.30, dan 17.30 WIB.
Evaporimeter panci terbuka digunakan untuk mengukur evaporasi. Makin luas permukaan panci, makin representatif atau makin mendekati penguapan yang sebenarnya terjadi pada permukaan danau, waduk, sungai dan lain-lainnya.
0 Komentar untuk "Alat-Alat Klimatologi Beserta Cara Kerjanya"