POLA ANGIN PERMUKAAN UTAMA

Pendahuluan

Sirkulasi atmosfer adalah gerak rata-rata dari angin di permukaan bumi dan dalam pergerakannya ini akan dipengaruhi oleh adanya gaya coriolis. Untuk memahami sirkulasi umum atmosfer maka kita harus mempelajari pola angin permukaan utama.

Angin adalah gerak udara yang sejajar dengan permukaan bumi. Udara akan mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Angin terjadi disebabkan oleh adanya beda tekanan horisontal, dimana beda tekanan ini akan menimbulkan gaya gradien tekanan (Tjasyono, 1999).

Uraian

A.     POLA ANGIN PERMUKAAN UTAMA

Gradien tekanan horisontal adalah gaya yang paling berperan dalam mengawali dan mengatur gerakan skala besar di atmosfir, contoh sederhananya adalah pembentukan angin lokal yaitu angin darat dan angin laut. Perbedaan fisis antara darat dan laut akan menyebabkan terjadinya angin darat dan angin laut. Menurut Tjasyono (1999), perbedaan fisis darat dan laut sebagai berikut:

a.   Laut mempunyai kapasitas panas lebih besar dari darat

b.   Laut lebih banyak memantulkan sinar matahari daripada darat

c.    Energi matahari dapat memasuki laut sampai dalam dengan bantuan arus laut, sedangkan di darat energi matahari hanya mencapai beberapa sentimeter saja

  Oleh karena itu darat akan lebih cepat panas dibandingkan dengan laut pada siang hari dan akan lebih cepat dingin pada malam hari.  Pengaruh angin laut dan angin darat masih dapat kita rasakan, misalnya: nelayan yang akan mencari ikan dengan perahu layar akan pergi melaut pada malam hari dengan bantuan angin darat dan kembali pada siang hari dengan bantuan angin laut.  Mekanisme terjadinya angin darat dan angin laut (Gambar 1) dapat dijelaskan sebagai berikut :

a.   Angin darat

Pada malam hari karena darat lebih dingin dari laut maka terjadi di atas darat terjadi tekanan tinggi dan di atas laut terjadi tekanan rendah. Angin akan berhembus dari tekanan tinggi ke rendah yaitu dari darat ke laut, ini yang disebut dengan angin darat.

b.   Angin laut

Pada siang hari darat lebih panas dari laut sehingga terjadi tekanan rendah di atas darat dan tekanan tinggi di atas laut. Karena tekanan mengalir dari tinggi ke rendah maka angin akan berhembus dari laut ke darat atau disebut dengan angin laut. Kekuatan angin laut bergantung pada beda suhu antara darat dan laut. Jika beda suhunya makin besar maka anginnya makin kencang.

Gambar 1. Mekanisme terbentuknya angin laut (a) dan angin darat (b)

(Sumber: Brooks/Cole a division of Thomson Learning. Inc, 2002)

Gambar 2 di bawah ini memperlihatkan sistem angin global yang terjadi  apabila diasumsikan bumi seluruhnya tertutup oleh air. Bagian sebelah kiri menunjukkan pergerakan vertikal udara dan sirkulasi sel;  sedangkan sebelah kanan menunjukkan karakteristik kondisi permukaan. Dua sel (utara – selatan) di samping ekuator membentuk Sirkulasi Hadley (sirkulasi meridional utara-selatan).  

Gambar 2. Sistem Angin Secara Global (Sumber: Ocean Circulation, Open University)

“Sel Hadley“ menggambarkan komponen utara – selatan dari sirkulasi atmosfer. Karena aliran dibelokkan oleh gaya coriolis maka sirkulasi dalam gambar tiga dimensi mengikuti pola spiral (Gambar 3).

Gambar 3. Pola sirkulasi spiral dari angin pasat

(Sumber: Ocean Circulation, Open University)

Di atmosfer paling rendah, tekanan di sepanjang ekuator adalah rendah dan pada daerah ini terjadi konvergensi udara yang menyebabkan udara naik. Pada daerah 30°LU dan 30°LS, udara turun sehingga tekanannya menjadi tinggi di permukaan bumi (Gambar 4). Hal ini menyebabkan gradien tekanan mengalir dari daerah sub tropis (tinggi) menuju ekuator (rendah) dan menyebabkan angin yang bergerak menuju ekuator, angin inilah yang disebut sebagai angin pasat atau trade winds (0⁰ - 30⁰ Utara & Selatan). Pada 30⁰ - 60⁰ Utara dan Selatan : terbentuk angin baratan (Westerlies); sedangkan dan pada 60⁰ - 90⁰ Utara dan Selatan : terbentuk angin timuran kutub (Polar Easterlis). 

Gambar 4. Angin-angin Global Utama dengan Asusmsi Tidak Ada Daratan

(Sumber: Ocean Circulation, Open University)

Pola angin permukaan utama dipengaruhi oleh distribusi temperatur yang berbeda di antara lintang-lintang tinggi dan rendah, dan rotasi bumi. Gambar 5 berikut ini menunjukkan pola angin permukaan secara global.

Gambar 5.  Pola angin permukaan secara global (Sumber: Ocean Circulation, Open University)

Berikut adalah gambaran angin yang umumnya bertiup di permukaan bumi pada bulan Juli (a) dan Januari (b). Jika kita bandingkan kedua gambar tersebut (Gambar 6a dan b), maka kita akan melihat perubahan musim yang sangat besar terjadi di daerah daratan Eurasian. Selama musim dingin di utara, arah angin keluar dari daerah daratan Eurasian dan sebaliknya pada musim panas arah angin menuju daerah daratan Eurasian. Hal ini dikarenakan massa daratan lebih cepat dingin dan lebih cepat panas dibandingkan lautan (kapasitas termal daratan lebih rendah dari lautan), selain itu pada musim dingin daratan lebih dingin dari lautan dan pada musim panas daratan juga lebih panas dari lautan.

Pada musim dingin udara di atas daratan Eurasian menjadi dingin, tebal dan sink  sehingga tekanan pada daerah ini menjadi tinggi. Selanjutnya angin akan bertiup keluar dari daratan Eurasia menuju daerah tekanan rendah. Pada musim panas terjadi situasi yang sebaliknya, udara di atas daratan Eurasia memanas dan tipis sehingga tekanan pada daerah ini menjadi rendah dan angin dari daerah tekanan tinggi akan menuju ke daerah ini. Daerah lautan yang sangat dipengaruhi oleh perubahan musim ini adalah Lautan Hindia dan Lautan Pasifik tropis bagian barat, dimana angin balik musiman inilah yang disebut sebagai monsoon.

Distribusi  lautan dan daratan juga mempengaruhi posisi dari zona sepanjang pertemuan sistem angin dari dua belahan bumi. Zona ini dinamakan Intertropical Convergence Zone (ITCZ) yang pada umumnya dikaitkan dengan zona temperatur permukaan tertinggi. Pada musim panas massa daratan mengalami pemanasan yang lebih cepat dibandingkan lautan dan pada musim dingin mengalami pendinginan lebih cepat dari lautan maka ITCZ cenderung menyimpang ke arah selatan di atas daratan pada musim panas belahan selatan (southern summer) dan ke arah utara di atas daratan pada musim panas belahan utara (northern summer).

Gambar 6.  Angin yang bertiup pada permukaan bumi & posisi ITCZ pada (a) Bulan Juli (northern summer/southern winter) dan (b) Bulan Januari (southern summer/northern winter) (Sumber: Ocean Circulation, Open University)

 B . GAYA COROALIS

Gaya coriolis adalah gaya semu yang muncul akibat pengaruh gerakan rotasi bumi. Sedangkan menurut Prawirowardoyo (1996), gaya coriolis adalah gaya fiktif atau gaya tidak khayal yang dimunculkan pada sistem koordinat yang tidak inersial. Salah satu contoh sistem koordinat tidak inersial adalah sistem koordinat yang ikut berotasi dengan bumi. Di luar dari ekuator, gaya coriolis membelokkan angin dan arus ke kanan di Belahan Bumi Utara (BBU) dan ke kiri di Belahan Bumi Selatan (BBS).

Efek pembelokan ini ditemukan oleh G.G. Coriolis pada abad ke-19 yang mengamati bahwa :

1.      Benda yang bergerak di atas permukaan yang berputar akan membelok ke kanan atau ke kiri tergantung pada arah perputaran tersebut

2.      Misal : bumi berputar ke timur maka semua benda yang bergerak di BBU cenderung untuk menyimpang ke kanan dan sebaliknya di BBS cenderung menyimpang ke kiri. Rotasi bumi mempunyai dampak dalam pembelokan arah arus yaitu ke arah kanan di BBU dan ke arah kiri di BBS.