Praktikum
3 25
September 2013
Asisten :
1.
Sisi
2.
Siti
Komariyah
EVAPOTRANSPIRASI
TEKNIK DAN MANAJEMEN LINGKUNGAN
PROGRAM DIPLOMA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2013
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Evapotranspirasi
merupakan unsur penting dalam keseimbangan air dan energi. Karena nilai
evapotranspirasi bervariasi menurut ruang dan waktu, maka pemahaman mengenai
distribusi merupakan faktor kunci dalam keberhasilan mengoptimalkan model
keseimbangan air dan pengaturan air irigasi pertanian (Yang 1994 dalam
Khomarudin 2003). Sedangkan menurut Allen, et al. (2000) Evapotranspirasi
adalah kombinasi dari dua proses yaitu proses kehilangan air pada permukaan
tanah yang disebut evaporasi dan proses kehilangan air dari tanaman. Dengan
kata lain evapotranspirasi adalah suatu proses kehilangan air pada permukaan
tanah dan tanaman sehingga dapat mempengaruhi keseimbangan air dan energi yang
ada.
Oleh
karena proses di atas mempengaruhi keseimbangan beberapa sumber daya alam di lingkungan
maka penting bagi mahasiswa Teknik dan Manajemen Lingkungan untuk mempelajari
dan menanggapi permasalahan seputar evapotranspirasi. Saat ini sudah banyak
metode yang dapat digunakan untuk mengetahui nilai atau besaran air yang hilang
dalam proses evapotranspirasi. Seperti yang dikatakan oleh Usman (1996) beberapa
contoh model evapotranspirasi yang telah dikembangkan adalah persamaan
Thornhtwaite (1984) hanya menggunakan suhu udara, persamaan Blaney Criddle
(1950) menggunakan input suhu rata – rata dan kecepatan angin bulanan,
persamaan Penman (1948) menggunakan input suhu udara, radiasi surya, kecepatan
angin dan kelembaban udara.
Tujuan
Praktikum ini
bertujuan untuk membandingkan nilai evaporasi dan Evapotranspirasi potensial (metode
Penman dan Thornthwaite) serta mengetahui faktor apa saja yang mempengaruhi
evapotranspirasi.
METODE
Praktikum ini
hanya melakukan penghitungan dengan data yang telah tersedia tanpa adanya
pengamatan secara langsung. Perhitungan yang dilakukan mengambil data dari
evaporasi suatu danau dan data iklim 1987-1992 di Stasiun Rahadi Usman,
Ketapang Kalimantan Barat. Alat-alat yang dibutuhkan dalam analisa ini ialah: alat
tulis. Perhitungan dapat menggunakan kalkulator sebagai alat bantu atau
menggunakan aplikasi pengolah data di komputer.
Adapun langkah-langkah
dalam melakukan perhitungan adalah sebagai berikut:
a.
Perhitungan
Evaporasi
1.
Menentukan
evaporasi yang terjadi pada suatu badan permukaan misalnya danau.Jika sudah
diketahui nilai dari suhu udara, suhu air, kecepatan angin, dan kelembaban relatif.
2.
Menghitung
tekanan uap di dalam air (es) dengan menggunakan tabel (interpolasi)
3.
Menghitung
nilai evaporasi dengan rumus sebagai berikut:
E =
k(es-ea)*(1+Vangin/10)
k =
0.36
b.
Perhitungan
Evapotranspirasi Potensial (Etp)
1.
Metode Penman, menghitung
nilai T dari (Tmax+Tmin)/2
2.
Menghitung
Vangin (km/hari)
3.
Menghitung
Qn, Δ, f(u),es, ea, dan
Qn = 0.75*Qs – 0.4
∆ = 0.1 exp(21.555 –
5304/(T+273.1)) x {5304/(T+273.1)2}
f(u) = 4.84 +
0.0742 u
es =
0.6108 exp(17.27 T/(T+237.3))
ea =
0.6108 exp(17.27 Tmin/(Tmin+237.3))
=2.50025 – 0.002365 T
4.
Menghitung
nilai ETp dengan rumus sebagai berikut:
5.
Metode
Thorthwaite, menghitung
nilai I untuk masing-masing bulan dengan rumus sebagai berikut:
i = (T/5)1.54
nilai T merupakan nilai T rata-rata
6.
Membuat
tabel i untuk setiap bulan, lalu menghitung nilai i dalam satu tahun (=165)
7.
Menghitung
nilai A dengan rumus sebagai berikut:
A =
(6.75x10-7i3) –(7.71x10-5i2) +
(1.79x10-2i) + 0.4424
8.
Mencari
nilai Etp tiap bulan dengan rumus sebagai berikut:
ETp
= 1.6 (10T/I)A
HASIL
Tabel 1 Hasil Evaporasi pada Suhu yang Berbeda
Suhu Udara (°F)
|
68.5
|
78
|
87
|
92
|
100
|
Evaporasi
|
0.320
|
0.219
|
0.234
|
0.203
|
0.144
|
Contoh
Perhitungan :
Data suhu udara 68.5 °F, diketahui suhu air 63 °F, kecepatan angin 10 mph, dan
kelembaban relatif 20% :
Berdasarkan tabel 1, suhu udara 68.5
berada pada rentang 60-70, maka
70-60
= 0.74-0.52
1
°F = 0.022 in Hg
e
= 0.52 + (0.022 x 8.5) = 0.7070
ea
= e*RH = 0.707 x 0.2 = 0.1414
E
= k(es-ea)*(1+Vangin/10)
= 0.36 (0.586 – 0.1414)*(1+10/10)
= 0.36 (0.4446)*(2)
= 0.320 in/hari
Tabel 2 Data Perhitungan Evapotranspirasi Potensial (ETp) Metode
Penman
Unsur iklim
|
Jan
|
Feb
|
Mar
|
Apr
|
Mei
|
Jun
|
Jul
|
Agus
|
Sept
|
Okt
|
Nov
|
Des
|
jumlah hari
|
31
|
28
|
31
|
30
|
31
|
30
|
31
|
31
|
30
|
31
|
30
|
31
|
T max
|
30.1
|
30.3
|
30.8
|
31.4
|
31.6
|
31.6
|
31.4
|
31.4
|
31.4
|
31.3
|
30.7
|
30
|
T min
|
24.2
|
24.1
|
24.6
|
24.2
|
24.2
|
23.6
|
23.1
|
23.7
|
23.3
|
23.5
|
23.9
|
24.1
|
Tmean
|
27.15
|
27.2
|
27.7
|
27.8
|
27.9
|
27.6
|
27.25
|
27.55
|
27.35
|
27.4
|
27.3
|
27.05
|
V angin (m/s)
|
2.2
|
1.8
|
1.6
|
1.5
|
1.9
|
2
|
3.2
|
3.5
|
2.2
|
2.1
|
1.6
|
2
|
Vangin
(km/hari)
|
190.08
|
155.52
|
138.24
|
129.6
|
164.16
|
172.8
|
276.48
|
302.4
|
190.08
|
181.44
|
138.24
|
172.8
|
qs
|
14.9
|
16
|
16.4
|
15.9
|
15.5
|
15.3
|
15.5
|
16.8
|
16.7
|
15.7
|
15.2
|
14.6
|
qn
|
10.775
|
11.6
|
11.9
|
11.525
|
11.225
|
11.075
|
11.225
|
12.2
|
12.125
|
11.375
|
11
|
10.55
|
CH
|
350
|
242
|
365
|
280
|
270
|
160
|
123
|
86
|
102
|
210
|
417
|
492
|
Δ
|
0.29
|
0.29
|
0.30
|
0.30
|
0.30
|
0.29
|
0.29
|
0.29
|
0.29
|
0.29
|
0.29
|
0.29
|
F(v)
|
18.94
|
16.38
|
15.10
|
14.46
|
17.02
|
17.66
|
25.35
|
27.28
|
18.94
|
18.30
|
15.10
|
17.66
|
es
|
3.60
|
3.61
|
3.71
|
3.74
|
3.76
|
3.69
|
3.62
|
3.68
|
3.64
|
3.65
|
3.63
|
3.58
|
ea
|
3.02
|
3.00
|
3.09
|
3.02
|
3.02
|
2.91
|
2.83
|
2.93
|
2.86
|
2.90
|
2.97
|
3.00
|
λ
|
2.44
|
2.44
|
2.43
|
2.43
|
2.43
|
2.43
|
2.44
|
2.44
|
2.44
|
2.44
|
2.44
|
2.44
|
etp
|
4.43
|
4.63
|
4.70
|
4.65
|
4.71
|
4.75
|
5.28
|
5.64
|
5.18
|
4.86
|
4.44
|
4.30
|
etp m
|
137.48
|
129.73
|
145.66
|
139.40
|
146.03
|
142.54
|
163.80
|
174.71
|
155.33
|
150.51
|
133.20
|
133.26
|
Tabel
3 Data Perhitungan Evapotranspirasi
Potensial (ETp) Metode Thornthwaite
Bulan
|
Januari
|
Februari
|
Maret
|
April
|
Mei
|
Juni
|
Juli
|
Agustus
|
September
|
Oktober
|
November
|
Desember
|
Jumlah
Hari (n)
|
31
|
28
|
31
|
30
|
31
|
30
|
31
|
31
|
30
|
31
|
30
|
31
|
T
mean
|
27.15
|
27.20
|
27.70
|
27.80
|
27.90
|
27.60
|
27.25
|
27.55
|
27.35
|
27.40
|
27.30
|
27.05
|
i=(T/5)1.514
|
13.54
|
13.58
|
13.96
|
14.04
|
14.12
|
13.89
|
13.62
|
13.85
|
13.69
|
13.73
|
13.65
|
13.46
|
A
|
0.67
|
0.67
|
0.68
|
0.68
|
0.68
|
0.68
|
0.67
|
0.68
|
0.67
|
0.68
|
0.67
|
0.67
|
Etp
|
12.01
|
12.02
|
12.17
|
12.20
|
12.23
|
12.14
|
12.04
|
12.13
|
12.07
|
12.08
|
12.05
|
11.98
|
Contoh
Perhitungan:
PEMBAHASAN
Suhu merupakan salah
satu parameter fisika yang diukur jika ingin mendapatkan nilai evaporasi dari
suatu badan permukaan atau vegetasi. Besar kecilnya nilai suhu ini sendiri
dapat mempengaruhi nilai evaporasi. Secara umum semakin meningkatnya suhu baik
badan permukaan maupun vegetasi dapat meningkatkan laju evaporasi. Seperti yang
dikatakan oleh Rosenberg
et al (1983) dalam Usman (1996) suhu mempengaruhi evapotranspirasi
melalui empat cara yaitu 1) jumlah uap air yang dapat dikandung udara
(atmosfer) meningkat secara eksponensial dengan naiknya suhu udara. Dengan
begitu, peningkatan suhu menyebabkan naiknya tekanan uap permukaan yang
berevaporasi, mengakibatkan bertambahnya deficit tekanan uap antara permukaan
dengan udara sekitar. Keadaan demikian bertahan sepanjang suplai air mencukupi
untuk tercapainya kejenuhan udara dekat permukaan evaporasi. Karena udara dapat
menampung dan membawa uap air lebih banyak dengan naiknya suhu maka menyebabkan
semakin besar defisit tekanan uap antara udara dengan permukaan, dan permintaan
evaporasi udara bertambah (meningkat) dengan bertambah panasnya udara. 2) Udara
yang panas dan kering dapat mensuplai energi ke permukaan. Laju penguapan
bergantung pada jumlah energy bahang yang dipindahkan, karena itu semakin panas
udara semakin besar gradient suhu dan semakin tinggi laju penguapan. Di sisi
lain, bila permukaan evaporasi yang lebih panas, akan lebih sedikit bahang
terasa (sensible) yang diekstrak dari udara dan penguapan akan menurun.
3) Pengaruh lainnya suhu udara terhadap penguapan muncul dari kenyataan bahwa
akan dibutuhkan lebih sedikit energi untuk menguapkan air yang lebih hangat.
Jadi untuk masukan energi yang sama akan lebih banyak uap air yang dapat
diuapkan pada air yang lebih hangat. 4) Suhu juga dapat mempengaruhi penguapan
melalui pengaruhnya pada celah (lubang) stomata daun.
Berdasarkan
perhitungan yang telah dilakukan didapatkan hasil yang dapat dibandingkan
antara perhitungan satu dengan yang lainnya terutama perhitungan
evapotranspirasi potensial dengan berbeda metode, yakni: metode Penman dan
metode Thornthwaite. Hasil evapotranspirasi potensial yang didapat jika
menggunakan metode Penman adalah 4.43,
4.63, 4.70, 4.65, 4.71, 4.75, 5.28, 5.64, 5.18, 4.86, 4.44, dan 4.30 selama 12
bulan (1 tahun) berturut-turut. Sedangkan jika menggunakan metode
Thornthwaite hasil evapotranspirasi yang didapat adalah 12.01, 12.02, 12.17, 12.20, 12.23, 12.14, 12.04, 12.13,
12.07, 12.08, 12.05, dan 11.98 selama 12 bulan (1 tahun) berturut-turut. Hasil tersebut
menunjukkan bahwa kedua metode menunjukkan nilai yang berbeda pada setiap
bulan. Hal itu disebabkan karena metode yang satu dengan yang lainnya memiliki
perbedaan dari segi pengerjaannya. Walaupun begitu nilai yang didapat secara
kontinyu baik pada metode Penman maupun Thornthwaite sebanding. Artinya,
evapotranspirasi pada bulan Januari rendah kemudian terus meningkat hingga
titik puncak maksimumnya berada pada bulan Agustus. Setelah itu menurun hingga
menunjukkan nilai terendah pada bulan Desember.
Hasil evaporasi dari kedua metode baik
metode Penman dan Thornthwaite menunjukkan peningkatan evaporasi terjadi pada
bulan Agustus. Lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 3 Grafik Perbandingan ETp dari Metode Penman dan Thornthwaite. Sedangkan
titik teredah terjadi pada bulan Desember. Hal itu disebabkan oleh faktor
radiasi surya yang terjadi pada bulan itu menunjukkan nilai yang rendah. Dengan
kata lain, bulan Desember merupakan musim penghujan dan kelembaban relatif (RH)
semakin meningkat, sehingga laju evapotranspirasi menurun atau tidak terlalu
tinggi. Hal ini sesuai dengan hasil pernyataan Suharsono (1989). bahwa
evaporasi pada musim kemarau (juni - Agustus) semakin ke timur maka nilai
evaporasi tahunannya semakin bertambah besar. Ini dikarenakan wilayah timur
memiliki curah hujan yang rendah, sehingga radiasi surya yang besar digunakan
untuk memanaskan permukaan dan udara.
Hasil yang diperoleh dari perhitungan
evaporasi terhadap suhu terlihat bahwa semakin tinggi suhu semakin kecil
evaporasi (berbanding terbalik). Lebih jelasnya lihat gambar 2 Grafik Suhu dan Evaporasi. Hal ini
dikarenakan perhitungan evaporasi, data suhu
air yang digunakan sama untuk setiap suhu udara yang berbeda. Seharusnya jika
keadaan suhu udara meningkat, otomatis suhu air juga meningkat. Setiap keadaan
berada pada suhu udara tertentu pasti memiliki suhu air yang berbeda-beda.
Berbeda halnya dengan perbandingan antara suhu dan tekanan
(grafik 1 suhu dan tekanan) terlihat bahwa semakin suhu meningkat maka tekanan
juga akan meningkat.
Berdasarkan percobaan pengolahan data
dengan menggunakan dua metode pendekatan evpotranspirasi, perhitungan lebih mudah jika metode Thornthwaite yang
digunakan dibandingkan metode Penman. Hal itu karena metode Thornthwaite tidak
membutuhkan waktu yang lama dengan perhitungan yang sedikit, sehingga keefektifan
dan keefisienan waktu dapat terjaga.
Semua
faktor yang berpengaruh termasuk ke dalam variabel hitung kedua metode baik
Penman maupun Thornthwaite dicari menggunakan rumus yang telah ada. Menurut
Ward (1975) evapotranspirasi dipengaruhi oleh faktor – faktor cuaca, jenis dan
tingkat pertumbuhan vegetasi, serta kelengasan dan sifat fisik tanah. Faktor –
faktor cuaca yang menentukan ETp adalah
radiasi matahari, suhu dan kelembaban udara dan angin, yang secara umum
berkorelasi positif dengan ETp, kecuali kelembaban udara. Menurut De Vries dan
Van Duin (1953) (dalam Ward 1975), kecepatan angin dikatakan sebagai faktor
sekunder untuk menentukan ETp. Jadi ada beberapa faktor tertentu yang memang
berpengaruh langsung terhadap laju evapotranspirasi, ada juga yang dikatakan
sebagai faktor sekunder dalam penentuan evapotranspirasi potensial seperti yang
telah disebutkan di atas.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil yang telah dipaparkan
didapatkan kesimpulan bahwa perhitungan antara metode Penman dan Thornthwaite
lebih mudah menggunakan metode Thornthwaite. Hal itu karena
metode Thornthwaite tidak membutuhkan waktu yang lama dengan perhitungan yang
sedikit, sehingga keefektifan dan keefisienan waktu dapat terjaga. Selain itu
perhitungan evapotranspirasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: radiasi
matahari, angin, kelembaban, dan suhu.
DAFTAR PUSTAKA
Allen, R.G. 2000. Using the FAO-56 dual
crop coefficient method over an irrigated region as part of an
evapotranspiration intercomparison study. J. of Hydrol. 229:22-41.
Khomarudin, M.R. 2005. Pendugaan Evapotranspirasi
Skala Regional Menggunakan Data Satelit Penginderaan Jauh. Sekolah Pasca
Sarjana. IPB. Bogor.
Nye, P.H., P.B.
Tinker. 1977. Solute Movement inThe Soil-Root System. Interlino Printing Co.
Inc.Philippines.
Suharsono, H.
1989. Evaporasi dan Neraca Air di Pulau Jawa. Fakultas Pasca Sarjana. IPB.
Bogor.
Usman. 1996.
Analisis Kepekaan Beberapa Metode Pendugaan Evapotranspirasi Potensial terhadap
Perubahan Iklim. Program Pasca Sarjana. IPB. Bogor.
Ward, R. C.
1975. Principles of Hydrology. McGraw – Hill. Co. Ltd. London.
0 comments:
Post a Comment