IV. PENGUAPAN (EVAPORATION)
Penguapan (E) merupakan suatu proses berubahnya molekul air di permukaan menjadi molekul uap air di atmosfer. Ada beberapa faktor yang berpengaruh terhadap besarnya penguapan, antara lain: •
radiasi matahari
•
kecepatan angin (U),
•
temperatur (T),
•
kelembaban udara relatif (RH) Transpirasi (T) adalah penguapan dari tanaman sebagai akibat dari proses
metabolisme tanaman tersebut yang besarnya tergantung pada: •
semua faktor penguapan di atas
•
usia tanaman,
•
jenis tanaman,
•
iklim
Evapotranspirasi (ET) adalah gabungan evaporasi dan transpirasi.
4.1 PET dan AET Evapotranspirasi potensial (PET) adalah evapotranspirasi maksimum yang dapat terjadi jika tersedia cukup air, sedang evapotranspirasi nyata (AET) adalah evapotranspirasi yang terjadi pada waktu yang ditinjau yang besarnya akan selalu lebih kecil atau sama dengan PET. (AET ≤ PET)
4.2 Pengukuran Eo 4.2.1
Atmometer
(mm/hari)
4.2.2
Panci penguapan (evaporation pan) Evaporasi nyata, Eo = Kp . Ep. Class A evaporation pan (US standard) (Kp = 0.6 - 0.8) Colorado Sunken pan (Kp = 0.75 - 0.86) Floating pan (Kp ± 0.8)
Evaporasi nyata, Ea ≠ Ep (Ea < Ep)
daya menyimpan panas, panci dan danau tidak sama pengaruh gelombang dan turbulensi udara tidak sama pertukaran panas antara panci dan atmosfir, tanah dan air pengaruh temperatur, kelembaban relatif udara, kecepatan angin Eliminasi faktor di atas dengan:
4.2.3
Ed
: penguapan muka air bebas danau
Ep
: penguapan muka air bebas panci
esd
: tekanan uap air maksimum pada temperatur air danau
esp
: tekanan uap air maksimum pada temperatur air panci
ea
: tekanan uap air pada temperatur atmosfir
Imbangan air
∆S
=ΣI-ΣO = P – GWF – E
E
= P – GWF - ∆S
∆S
= ∆Ss + ∆Sg
∆Ss
=P–E–I
∆Sg
= perc – GWF
∆S sulit diukur, dipilih ∆t sedemikian rupa sehingga ∆S
0
4.3 Pengukuran ET 4.3.1
Imbangan air suatu DAS ∆S
=ΣI-ΣO = P – (Q – ET – QWF)
ET
= P – Q – GWF - ∆S
Dengan : P
: hujan
Q
: aliran sungai
GWF : aliran air tanah ∆S
: perubahan tampungan
∆S sulit diukur, dipilih ∆t sedemikian rupa sehingga AS
4.3.2
0 (misal tahunan)
Lysimeter ∆S
=ΣI-ΣO
ET
= Σ I – Q - ∆S
Phytometer
: mengukur transpirasi dengan menahan evaporasi yaitu dengan menutup permukaan tanah dengan rapat.
4.4 Pendekatan Teoritis a. metoda perpindahan massa (mass transfer methods) b. metoda imbangan energi (energy balance methods) c. metoda kombinasi (a + b)
4.4.1 Metoda transfer massa Proses aerodinamik pada penguapan
Contoh: Persamaan Dalton
E0
= f(U) (es – ed)
E0
: penguapan muka air bebas (mm/hari)
U
: kecepatan angin
es
: tekanan uap air jenuh
ed
: tekanan uap air nyata
f(U) dapat berupa: a (b + U) atau NU, dengan a,b,N adalah konstanta empiric Penman (1948)
E0
= 0.35 (0.5 + U2/100) (es – ed)
Harbeck dan Meyers (1970)
E0
= NU2 (es – ed)
(cm/hari)
N
= 0.01 – 0.012
U – (m/dt) e – (mb)
Kehilangan air penguapan di waduk (Harbeck, 1962)
E0 = 0.291.A-0.05.U2 (es – ed) (mm/hari) A
: luas waduk (m2)
U2
: kecepatan angin 2 m di atas muka tanah (m/dt)
es
: tekanan uap air jenuh (mb)
ea
: tekanan uap air nyata (mb)
Contoh: Hitung kehilangan air tahunan (penguapan) untuk waduk dengan luas 5 km2, U2 = 10.3 km/jam, es dan ed berturut-turut 14.2 dan 11.0 mmHg ! Penyelesaian:
E0
A
= 5 km2 =5 x 10002 m2
U2
=10.3 km/jam =
es
= 14.2 mmHg = 14.2 x 1.33 = 18.9 mb
ed
= 11.0 mmHg = 11.0 x 1.33 = 14.6mb
= 2.86 m/dt
= 0.291 .A-0.05 (U2) (es — ed) = 1.66 rnm/hari = 606 mm/tahun (anggapan laju E0 tetap)
Total kehilangan air tahunan (penguapan) = 0.606 x 5 x 10002 = 3.03 juta m3
4.4.2 Metoda imbangan energy
QEO = Qs - Qrs - Qe - Qc ± Qg ± Qv QEO
= energi yang dibutuhkan untuk penguapan
Qs
= “short-wave solar radiation”
Qrs
= “reflected short-wave solar radiation”
Qe
= “long-wave radiation from the water body”
Qc
= “sensible heat tranfer”
Qg
= “change in stored energy”
Qv
= “energy tranfer antara air dan tanah/daerah sekitarnya”
(mm/dt)
= “latent heat of vaporitation of water”
4.4.3 Metode kombinasi (rumus Penman) H = EO + Q Dengan : H
: available heat
Eo
: energi untuk penguapan
Q
: energi untuk memanaskan udara
Hukum Dalton
EO
= f(u) (es - ed)
Q
= ! " #$%#&
!
: konstanta “psychrometer”
f(u)
&%
f(u)
Jika ∆ merupakan slope dari kurva hubungan antara tekanan uap air jenuh dengan temperature '
(
)
'* +',
(* +(,
)
!" #$%/#&
.
(- +(,
& %0
'* +',
!" #$% 1 !
'* +',
'- +',
!
Eo = H – Q 3
456
7
7! 894594
45-
37!
#& 2
& %
Untuk mempermudah hitungan dibuat monogram Penman :
Eo = E1 + E3 = " :;< < ?@ > '-
;
'*
A BC$D$E A BC;C?$=F
G
H
t I
diukur G
" :?< < JK @ H
"#?< LI < ;% h
A BC$D$E A BC;C?$=F
RA (tabel) U2 diukur
: kelembaban udara (%)
G
: lama penyinaran relatif per hari
H
t
: suhu udara (°C)
RA
: nilai angot = radiasi matahari (cal/cm2/day)
U2
: kecepatan angin 2 m di atas muka tanah G H
misal : U2 = 5 m/detik t = 20°C
= 0.4
RA=550
h = 0.7 Eo = E1 + E2 + E3 = -1 + 2.3 + 1.8 = 3.1 mm/hari 4.4.4
Persamaan penguapan yang lain, antara lain:
a. Penman (1950)
ET0 = f E0 ; f = 0.6 - 0.8 b. Modified Penman
ETo = C [ w Rn + (1 - w) f(u) (ea - ed)]
dengan: ETo
: potential evapotranspirasi
w
: factor yg merupakan fungsi suhu
Rn
: radiasi netto dalam evaporasi ekivalen (mm/hari)
f(u)
: factor yang merupakan fungsi kecepatan angin
(ea - ed)
: perbedaan tekanan uap air pada temperature rerata (mbar)
C
: factor penyesuaian tergantung kondisi cuaca siang dan malam
Rn = (1 - ) Rs - Rnl a Rs
: angka refleksi = (0.25 + 0.5n / N) Ra
Rnl = f(T) f(ed)f(n/N) c. Metoda Thornthwaite
ET= 1.6 Nm : P
Q CR
(MN
O (M
@
Q : N@ S
mm/bulan S
a = 6.7 x 10-7 I3 - 7.7 x 10-5 I2 + 1.8 x 10-2 I + 0.49
