LAPORAN PRAKTIKUM AGROKLIMATOLOGI RADIASI SURYA

 LAPORAN PRAKTIKUM AGROKLIMATOLOGI

RADIASI SURYA

OLEH  :

NAMA                          : ABEN CANDRA

NPM                             : E1J010070

HARI/TANGGAL         : JUMAT/11 November  2011

PROGRAM STUDI   :AGROEKOTEKNOLOGI

Co Ass                          : DODI HARDIANSYAH

                                        RIAN FERRY ANDREAS

LABORATORIUM ILMU TANAH

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSTAS BENGKULU

2011

BAB I

PENDAHULUAN

A.LATAR BELAKANG

Radiasi surya(surya=matahari)merupakan sumber energi utama untuk proses – proses fisika di atmosfer yang menyebabkan terjadinya perubahan cuaca dan iklim serta menentikan kelangsungan hidup di permukaan bumi. Radiasi merupakan gelombang elektromaknetik yang berasal dari proses fusi yang mengubah atom hydrogen menjadi helium. Gelimbang ini termasuk gelimbang pendek dengan panjang gelombang sekitar 0,3-4,0 mmyang dipancarkan dari permukaan surya dengan suhu 6000 derajat K, bila dibandinngkan dengan gelombang yang dipancarkan dari permukaan bumi dengan panjang gelombang sekitar 4,0-120 mm dengan suhu mutlak benda itu, artinya semakin tinggi suhu benda ittu semakin pendek panjang gelombang yang dipancarkannya, hukumini dapat diformulasikan dengan rumus seperti berikut:

Pengukuran radiasi surya yang sampai dipermukaan bumi dipengaruhi beberapa factor, antara lain oleh kedudukan surya terhadap bumi, kebersihan langit, termasuk keawanan, dan lokasi titik  pengukuran itu sendiri.

Produksi biomasa tanaman termasuk bagian yang bernilai ekonomis (bagian yang dipanen)tersusun sebagian besar dari hasil fotosintesis. Sementara radiasi matahari, sebagai sumberutama cahaya bagi tanaman, menjadi salah satu syarat utama kelangsungan prosesfotosintesis. Pengaruh dari radiasi matahari pada pertumbuhan tanaman dapat dilihatsangat jelas pada tanaman yang tumbuh dibawah naungan. Pertumbuhan tanaman dibawah naungan semakin terhambat bila tingkat naungan semakin tinggi. Apabila semuafaktor pertumbuhan tidak terbatas, tingkat pertumbuhan tanaman atau produksi biomasatanaman pada akhirnya akan dibatasi oleh tingkat energi radiasi matahari yang tersedia.

Dalam sistem agroforestri, keberadaan tanaman pelindung dari jenis tanaman tahunan(pohon) akan mengurangi tingkat radiasi yang diterima oleh tanaman sela khususnya darijenis tanaman setahun (semusim) seperti tanaman pangan yang tumbuh diantara tanamanpelindung. Pada sistem pertanaman (budidaya) (hedgerow-intercroppingsystems), pengaruh tanaman pagar pohon seperti Gliricidia sangat jelas tampak pada sebaranpertumbuhan tanaman padi gogo dan jagung, semakin dekat letak tanaman sela dengantanaman pagar pertumbuhannya semakin terhambat. Hal ini dapat dikaitkan sebagiandengan adanya kompetisi cahaya disamping kompetisi akan air dan unsur hara walaupunusaha pemangkasan pohon telah dilakukan untuk mengurangi naungan pohon danmenyediakan bahan organik. Keadaan ini berhubungan denganhabitus tanaman pelindung yang tinggi disertai dengan tajuknya yang lebat yangmenghalangi pancaran radiasi yang jatuh pada tanaman sela yang tumbuh di sekitarnya.

B.TUJUAN

Menentukan intensitas radiasi dan lama penyinaran surya pada suatu hari. Mennghitung data intensitas dan lama penyinaran durya untuk periode selam satu bulan dan memperkirakan ffluaktasi tahunannya.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

Bumi bergerak mengelilingi matahari (revolusi) dengan lintasan berbentukelips sehingga jarak antara bumi dan matahari tidak selalu konstan selama pergerakannya itu.

Jarak antara bumi dan matahari yang terjauh 94,5 juta mil yang terjadi pada bulan januari disebut perihelion. Perbedaan jarak ini menyebabkan perbedaan intensitas (kerapatan) fluks) radiasi surya yang diterima oleh permukaan bumi.

(Dasar-dasrar Klimatologi 2000)

Kejernihan atmosfer mempengaruhi insolasi sangat ditentukan oleh adanya partikel-partikel aerosol, awan uap air,  dan gas-gas di dalam atmosfer. Daerah yang berawan atau byang kondisi atmosfernya kotor, menerima sedikit saja insolasi langsung ( direct insolasiont) dan yang lebih banyak diterima oleh bumi adalah radiasi baur ( diffuse radiationt). Jumlah kedua radiasi ini disebut radiasi global ( global radiation) yang dapat diukur dengan solaritas  ataupun  radiometer, alat untuk mengukur lama penyinaran disebut camplbell stockes.

(Dasar-dasar klimatologi Ir. Busri Saleh,MS dan Ir. Syamsu Nur Muin, Msc).

Menurut Geiger (1965) dalam Baver et.al (1972), proporsi enegi radiasi global yang mencapai permukaan bumi sekitar 45%  yang berasal dari 19% radiasi langsumg dari matahari, dan 26% merupakan sinar baur (diffuse radiaton) atau indirect radiation yang keduanya dinyatakan 100% sebagai radiasi global. Dari radiasi global ini, 16% dipantulkan kembali keangkasa sebagai radiasi gelombang pendek, 17% diradiasikan ke atmosfer dalam bentuk radiasi gelombang panjang, 67% sebagai radiasi bersih (net radiation) diserap oleh permukaan bumi atau tanah. Radiasi yang diserap oleh permikaan tanah ini, sebasar 12% digunakan sebagai panas terasa ( sensible heat) dipermikaan tanah, dan 55% digunakan untuk evapotranspirasi.

(Muin N.S.2008, penuntun praktikum agroklimatologi)

Pada dasarnya, setiap benda diatas temperaturnol absolut memancarkan energi dalam bentuk radiasi akibat perubahan kedudukanelektron yang mengorbit dalam atom atau molekul yang menyusun benda tersebut. Tingkat radiasi yang dipancarkan tergantung pada suhu benda tersebut. Persamaan Stefan-Boltzmaan dapat digunakan untuk menaksir tingkat pancaran radiasi sebagai suatu fungsidari suhu seperti berikut.

dimana R = pancaran (flux) radiasi (W.m-2 = J.m-2.s-1), ε = konstanta emissivitas (0≤ε≤1), ,σ= konstanta Stefan-Boltzmann (5,67032 x 10-8 W.m-2.K-4) dan T = suhu absolut (273 + 0C).Konstanta ε menggambarkan kapasitas suatu benda mengabsorbsi dan memancarkanradiasi misalnya daun mempunyai nilai ε = 0,95.( Hasan,U.M.1970)

Tanaman dalam proses fotosintesis tidak dapat memanfaatkan semua pancaran radiasi

matahari yang sampai pada permukaan bumi, tetapi hanya radiasi yang terletak pada bataspanjang gelombang 400 - 700 nm . Bagian radiasi inilah yang disebut radiasinampak (visible radiation) atau cahaya yang juga dikenal dengan istilah Radiasi Aktif Fotosintesis (PAR = photosynthetically active radiation). Penerapan istilah radiasi nampakdidasarkan atas kemampuan mata manusia normal yang dapat mendeteksi radiasi pada batasgelombang tersebut dan paling jelas pada spektrum hijau (λ = 520 nm). Jadi tanaman hijaumenyerupai mata manusia secara umum, tetapi cahaya yang paling efektif dimanfaatkanoleh tanaman hijau adalah biru dan merah yang berbeda dengan mata manusia.( Daldjumi. 1983)

            Salah satu fungsi utama dari cahaya pada pertumbuhan tanaman adalah untukmenggerakkan proses (mesin) fotosintesis dalam pembentukan karbohidrat. Proses inisesungguhnya penting, tidak hanya untuk pertumbuhan tanaman itu sendiri, tetapi juga

untuk kelangsungan hidup organisme yang tergantung pada bahan organik sebagai sumberbahan makanan atau energi. Fotosintesis merupakan proses alami satu-satunya yang diketahui dapat merubah bahan anorganik menjadi bahan organik. Kepentingan karbohidrat dalam pertumbuhan tanaman terlihat jelas dalam komposisi bahan kering totaltanaman yang sebagian besar (85-90%) terdiri dari bahan (senyawa) karbon. Kegunaankarbohidrat dalam pertumbuhan tanaman tidak hanya sebagai bahan penyusun strukturtubuh tanaman, tetapi juga sebagai sumber energi metabolisme yaitu energi yang digunakanuntuk mensintesis dan memelihara biomasa tanaman.( Handoko.1993)

            Pada bulan Juni, total harian SC (di luar atmosfir) sama dengan hasil integral ini yangdinyatakan dalam detik (8.8 x 3600), dikalikan dengan konstanta solar (1367 W.m-2) dan dengan faktor eksentrik (bentuk lonjong) sebesar 0.97 untuk bulan Juni yang menghasilkan 42,0 MJ.m-2. Jika total radiasi global harian pada bulan Juni diukur misalnya sebesar 20 MJ.m-2, tingkat transmisi atmosfir harian pada hari tersebut adalah sebesar 20,0/42,0 =0,476. Berdasarkan persamaan diatas, taksiran tingkat transmisi di Malang (70LS) pada tahun 1999 bervariasi sangat besar dari hari-ke hari (0.03 – 0.5) dan secara rata-rata adalah 0,31 (Gambar 9). Ini menegaskan bahwa kondisi atmosfir seperti embun di Malang berubah dari waktu ke waktu. Jika rata-rata transmisivitas atmosfir harian diketahui, tingkat  radiasi yang sampai pada permukaan bumi pada setiap saat dapat dihitung secara mudah. ( Handoko.1993)

            Cahaya adalah salah satu faktor utama yang mengendalikan ragaan sistem agroforestri untuk menjalankan fungsinya yaitu fungsi agronomi (berkaitan dengan produksi atau pendapatan) dan hutan (berkaitan dengan lingkungan). Tanaman sela setahun atau disebut juga 'tanaman semusim' dapat diusahakan diantara pohon apabila cahaya cukup tersedia. Tanaman semusim ini tidak akan berproduksi bila pohon menaungi penuh, walaupun perbaikan kesuburan tanah telah diusahakan semaksimal mungkin. Aspek ketersediaan cahaya bagi tanaman sela dalam sistem agroforestri ini mendapat banyak perhatian, namun sayang sepanjang yang diketahui sampai saat ini masih belum ada persamaan matematis yang tersedia. (Wisnubroto, 1982. )

            Energi radiasi matahari yang diintersepsi tanaman akan digunakan untuk membangkitkan energi metabolisme yaitu ATP (Adenosine triphosphate) dan NADPH (Nicotinamide adenine dinucletotide phosphate teredusir) yang digunakan untuk mereduksi CO2 menjadi karbohidrat. Karena itu terdapat suatu hubungan yang erat antara laju fotosintesis (reduksi CO2 atau evolusi O2) dengan tingkat radiasi pada tanaman C3 dan C4 dengan tingkat radiasi sampai tingkat kejenuhan cahaya (Gambar 16a). Tanaman yang termasuk dalam kelompok C3 misalnya kacang-kacangan, ubi-ubian dan pepohonan umumnya, sedang yang termasuk dalam tanaman C4 misalnya. jagung, tebu, sorghum, alang-alang. Kejenuhan cahaya pada tanaman C3 (0.2-0.8 cal.cm-2.min-1; 1 cal.cm-2.min-1 = 697.8 W.m-2) dicapai pada tingkat irradiasi yang lebih rendah dari pada tanaman C4 (>1 W.m-2).

BAB III

METODELOGI

A. BAHAN DAN ALAT

1. Solarimeter dan solarigraf
2. Campblell  Stokes
3. Pias masing-masing  alat
4. Data hasil pengukuran dalam satu bulan
5. Alat tulis

B. WAKTU PENGAMATAN

1. Pengamatan dilakukan dalam satu hari dari pagi sampai petang.

2. Pengolahan data untuk satu bulan dibuat dirumah dilaporkan semiggu kemudian.

C. CARA KERJA

1.Pasang alat solarimeter dan Campbell Stokes ditempat yang telah ditentukan oleh Coo-Asisten.

2.Alat-alat harus benar-benar terletak horizontal. Ini dapat dilakukan denngan mengatur ketinggian setiap sudut tiang penopang alat yang diatur dengan melihat water-pas yang terpasang.

3.Setelah selesai pemasangan alat, kemudian pasanglah plas yang sesuai. Untuk Campbell Stokes piasnya harus disesuaikan dengan periode musim setempat. Pias lengkung panjangdigunakan ketika panjanghari adalah relative panjang,  sebaliknya pias lengkung pendek. Pias lirus digunakan ddisaat suria hanya memberikan sinarrnya dalam jangka waktu harian yang lebih pendek.

4.Hitung intensitas radiasi dan lama penyinaran surya terekam pada hari pengukuran anda.

5.Catat keadaan kejernihan langit hari itu.

6.Bahas data yang anda peroleh dengan mempertimbangkan catatan anda tersebut.

7.Jika setiaphari jumlah radiasi yang diterima seperti data yang anda peroleh, berapakah total energi radiasi selam satu tahun? Mana lebih besar jika dibandingkan jumlah energi radiasi yang diterima di lintang tinggi?

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A.HASIL PENGAMATAN

            Keadaan langit : Cerah

Tempat Pengamatan	Waktu awal pengamatan	Waktu akhir pengamatan	Lama waktu pengamatan	Waktu yang di- gunakan untuk mem-bakar kertas
Tempat Terbuka (yang terkena sinar matahari secara langsung)

B.PEMBAHASAN

   Intensitas radiasi surya memiliki nilai derajat Langley yang berbeda-beda berdasarkan waktu. Biasanya pada pagi hari, intensitas surya tidak begitu terik (panas), dibandingkan pada siang hari. Dan sore hari intensitas surya mulai menurun teriknya pun mulai berkurang. Hal ini disebabkan keadaan langit, karena jika keadaan langit bersih maka tingkatt radiasi surya tinggi.

Kejernihan atmosfer mempengaruhi insolasi sangat ditentukan oleh adanya partikel-partikel aerosol, awan uap air,  dan gas-gas di dalam atmosfer. Daerah yang berawan atau byang kondisi atmosfernya kotor, menerima sedikit saja insolasi langsung ( direct insolasiont) dan yang lebih banyak diterima oleh bumi adalah radiasi baur ( diffuse radiationt). Jumlah kedua radiasi ini disebut radiasi global ( global radiation) yang dapat diukur dengan alat untuk mengukur lama penyinaran disebut camplbell stockes.

Tingkat radiasi yang dipancarkan tergantung pada suhu benda tersebut. Persamaan Stefan-Boltzmaan dapat digunakan untuk menaksir tingkat pancaran radiasi sebagai suatu fungsidari suhu seperti berikut :

dimana R = pancaran (flux) radiasi (W.m-2 = J.m-2.s-1), ε = konstanta emissivitas (0≤ε≤1), ,σ= konstanta Stefan-Boltzmann (5,67032 x 10-8 W.m-2.K-4) dan T = suhu absolut (273 + 0C).Konstanta ε menggambarkan kapasitas suatu benda mengabsorbsi dan memancarkanradiasi misalnya daun mempunyai nilai ε = 0,95.

   Tanaman dalam proses fotosintesis tidak dapat memanfaatkan semua pancaran radiasi matahari yang sampai pada permukaan bumi, tetapi hanya radiasi yang terletak pada bataspanjang gelombang 400 - 700 nm . Bagian radiasi inilah yang disebut radiasinampak (visible radiation) atau cahaya yang juga dikenal dengan istilah Radiasi Aktif Fotosintesis (PAR = photosynthetically active radiation). Penerapan istilah radiasi nampakdidasarkan atas kemampuan mata manusia normal yang dapat mendeteksi radiasi pada batasgelombang tersebut dan paling jelas pada spektrum hijau (λ = 520 nm). Jadi tanaman hijaumenyerupai mata manusia secara umum, tetapi cahaya yang paling efektif dimanfaatkanoleh tanaman hijau adalah biru dan merah yang berbeda dengan mata manusia

Pada bulan Juni, total harian SC (di luar atmosfir) sama dengan hasil integral ini yangdinyatakan dalam detik (8.8 x 3600), dikalikan dengan konstanta solar (1367 W.m-2) dan dengan faktor eksentrik (bentuk lonjong) sebesar 0.97 untuk bulan Juni yang menghasilkan 42,0 MJ.m-2. Jika total radiasi global harian pada bulan Juni diukur misalnya sebesar 20 MJ.m-2, tingkat transmisi atmosfir harian pada hari tersebut adalah sebesar 20,0/42,0 =0,476. Berdasarkan persamaan diatas, taksiran tingkat transmisi di Malang (70LS) pada tahun 1999 bervariasi sangat besar dari hari-ke hari (0.03 – 0.5) dan secara rata-rata adalah 0,31 (Gambar 9). Ini menegaskan bahwa kondisi atmosfir seperti embun di Malang berubah dari waktu ke waktu. Jika rata-rata transmisivitas atmosfir harian diketahui, tingkat  radiasi yang sampai pada permukaan bumi pada setiap saat dapat dihitung secara mudah.

Intensitas radiasi matahari ini akan berkurang oleh penyerapan dan pemantulan oleh atmosfer saat sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek ( ultraviolet ) sedangkan karbondioksida dan uap air menyerap  sebagian  radiasi  dengan panjang gelombang yang lebih panjang ( infra merah ). Selain pengurangan radiasi bumi langsung ( sorotan ) oleh penyerapan tersebut,  masih  ada  radiasi   yang   dipancarkan   oleh  molekul-molekul gas, debu dan uap air dalam atmosfer

Kuantitas radiasi matahari yang diintersepsi tanaman tergantung pada kuantitas radiasi datang yaitu yang sampai pada permukaan tajuk tanaman (S 0), tingkat luas daun yang biasa dinyatakan dalam satuan indeks luas daun (ILD), kedudukan atau sudut daun dan distribusi daun dalam tajuk. Radiasi global matahari, secara kasar sekitar panjang gelombang 350-2000 nm, yang jatuh pada permukaan bumi merupakan produk dari radiasi yang sampai pada permukaan luar atmosfir yaitu konstanta surya (SC = 1367 W.m-2), dan tingkat transmissi atmosfir (τa, tau). Tingkat transmisi ini berhubungan dengan absorbsi dan penebaran radiasi matahari dalam atmosfir bumi oleh gas, embun, partikel (aerosol), asap, hama dan spora. Karena itu tingkat radiasi yang sampai ke permukaan bumi umumnya kurang dari setengah bagian dari yang sampai pada permukaan luar atmosfir dan dapat bervariasi dari waktu ke waktu. Tingkat S 0 dalam satu hari proporsional dengan sinus dari sudut tinggi matahari (β) dengan konstanta surya (1367 W.m-2).

BAB V

Simpulan

ü        Intensitas radiasi merupakan energi radiasi yang dipancarkan dalam satuan kalori per satuan luas per waktu, atau lengley per menit atau watt jam.

ü        Lama penyinaran pada suatu hari tergantung pada cuaca atau iklim pada hari tersebut, karena penyinaran surya pada pagi, siang dan sore hari sangat berbeda dan bisa dibuktikan pada panjang nya kertas pias yang terbakar.

ü        Dalam menghitung data intensitas dan lama penyinaran surya bisa dilihat dengan terbakarnya kertas pias yang telah terpasang pada Campbell stokes.

ü        Intensitas radiasi matahari ini akan berkurang oleh penyerapan dan pemantulan oleh atmosfer saat sebelum mencapai permukaan bumi. Ozon di atmosfer menyerap radiasi dengan panjang gelombang pendek ( ultraviolet ) sedangkan karbondioksida dan uap air menyerap  sebagian  radiasi  dengan panjang gelombang yang lebih panjang ( infra merah ).

ü        Pada bulan Juni, total harian SC (di luar atmosfir) sama dengan hasil integral ini yangdinyatakan dalam detik (8.8 x 3600), dikalikan dengan konstanta solar (1367 W.m-2) dan dengan faktor eksentrik (bentuk lonjong) sebesar 0.97 untuk bulan Juni yang menghasilkan 42,0 MJ.m-2. Jika total radiasi global harian pada bulan Juni diukur misalnya sebesar 20 MJ.m-2, tingkat transmisi atmosfir harian pada hari tersebut adalah sebesar 20,0/42,0 =0,476.

DAFTAR PUSTAKA

Muin N.S.2008, penuntun praktikum agroklimatologi, Universitas Bengkulu, Bengkulu.

Handoko.1993.Klimatologi Dasat. Landasan Pemahaman Fisika Atmosfer dan Unsu-unsur Iklim. Jurusan Geofisika dan Meteorologi. FMIPA-IPB, Bogor.

Wisnubroto, 1982. Asas-asas Meteorologi Pertanian, Departemen Ilmu-ilmu Tanah, Fakultas Pertanian, UGM, Yogyakarta, dan Ghalia Indonasia, Jakarta.

Daldjumi. 1983. Pokok-pokok Klimatologi. Penerbit Alumni. Bandung.

Hasan,U.M.1970. Dasar-dasar Meteorologi Pertanian.PT.Soeroenngan, Jakarta.